DE202012012874U1

DE202012012874U1 - Schutzvorrichtung zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen

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Publication number: DE202012012874U1
Application number: DE201220012874
Authority: DE
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-02-11
Anticipated expiration: 2022-12-07

Abstract

Schutzvorrichtung (1, 21) zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen mit – wenigstens einem positiven Anschlusskontakt (4), der dem Pluspol des Verbrauchers zugeordnet ist und wenigstens einem negativen Anschlusskontakt (7), der dem Minuspol des Verbrauchers zugeordnet ist, – einer Schutzleitung (8), die den positiven (4) mit dem negativen (7) Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Schutzleitung ein Schutzelement (9) vorgesehen ist, welches ausgebildet ist, um unterhalb einer vorgegebenen Maximalpannung einen Stromfluss durch die Schutzleitung (8) zu unterbinden und oberhalb der Maximalspannung einen Stromfluss zuzulassen, – wenigstens einem in der Schutzleitung (8) vorgesehenen Schutzwiderstand (10, 11, 22), welcher insbesondere dem Schutzelement (9) in der Schutzleitung (8) unmittelbar nachgeschaltet ist, und – einer parallel zu der Schutzleitung (8) geschalteten Kurzschlussleitung (12), die den positiven (4) mit dem negativen (7) Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Kurzschlussleitung (12) wenigstens ein Schaltelement (13) vorgesehen ist, das ausgebildet ist, um einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung (12) zu unterbinden, wenn von dem Schutzelement (9) ein Stromfluss durch die Schutzleitung (8) unterbunden wird, und einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung (12) zuzulassen, wenn von dem Schutzelement (9) ein Stromfluss durch die Schutzleitung (8) zugelassen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen.
Die Versorgung eines Verbrauchers mit elektrischer Energie kann über die Bereitstellung einer Gleichspannungsquelle erfolgen. Die Gleichspannungsquelle und der Verbraucher werden dann unter Ausbildung eines elektrischen Stromkreises zusammengeschaltet. Bei der Versorgung des Verbrauchers kann jedoch das Problem auftreten, dass am Ausgang der Gleichspannungsquelle eine Spannungsüberhöhung auftritt, die den Betrieb des Verbrauchers stören und sogar zu Beschädigungen des Verbrauchers führen kann.
Handelt es sich bei der Gleichspannungsquelle beispielsweise um einen auf Taktung basierenden Spannungs-Hoch- und Tiefsteller – im Folgenden getakteter DC/DC-Konverter genannt – so kann ein starkes Überschwingen der Ausgangsspannung im Falle einer transienten Entlastung, beispielsweise ein transientes Abschalten des an die Quelle angeschlossenen Verbrauchers, zu einem starken Überschwingen der Ausgangsspannung führen. Dies ist dadurch bedingt, dass derartige Geräte im Ausgangskreis einen L-C-Schwingkreis aufweisen. Aufgrund einer in dem Schwingkreis gespeicherten Restladung, die im Falle einer transienten Entlastung nicht mehr abfließen kann, kommt es dabei zu einem starken Anstieg der Ausgangsspannung.
Diesem Problem wird in der Regel damit begegnet, der Gleichspannungsquelle zugeordnete Regelkreise vorzusehen, die über einen Softwaregesteuerten Kontrollmechanismus gezielt die Taktung eines DC/DC-Konverters beeinflussen, den Ausgang des DC/DC-Konverters von dem Verbraucher trennen oder aber das System abschalten.
Diese Vorgehensweise wird teilweise als nachteilig empfunden, da eine Vielzahl von Bauteilen, insbesondere Steuerelementen, erforderlich ist, um einen zuverlässigen Schutz des Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen am Ausgang der Gleichspannungsquelle zu schützen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzvorrichtung zum Schutz eines elektrischen Verbrauchers vor Überspannungen anzugeben, die einen zuverlässigen Schutz des Verbrauchers ermöglicht und sich durch eine einfache Architektur und somit geringe Fertigungskosten auszeichnet. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Schutz eines elektrischen Verbrauchers vor Überspannungen anzugeben, durch welches der Verbraucher zuverlässig geschützt wird und welches auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schutzvorrichtung zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen mit

– wenigstens einem positiven Anschlusskontakt, der dem Pluspol des Verbrauchers zugeordnet ist und wenigstens einem negativen Anschlusskontakt, der dem Minuspol des Verbrauchers zugeordnet ist,
– einer Schutzleitung, die den positiven mit dem negativen Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Schutzleitung ein Schutzelement vorgesehen ist, welches ausgebildet ist, um unterhalb einer vorgegebenen Maximalpannung einen Stromfluss durch die Schutzleitung zu unterbinden und oberhalb der Maximalspannung einen Stromfluss zuzulassen,
– wenigstens einem in der Schutzleitung vorgesehenen Schutzwiderstand, welcher insbesondere dem Schutzelement in der Schutzleitung unmittelbar nachgeschaltet ist, und
– einer parallel zu der Schutzleitung geschalteten Kurzschlussleitung, die den positiven mit dem negativen Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Kurzschlussleitung wenigstens ein Schaltelement vorgesehen ist, das ausgebildet ist, um einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung zu unterbinden, wenn von dem Schutzelement ein Stromfluss durch die Schutzleitung unterbunden wird, und einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung zuzulassen, wenn von dem Schutzelement ein Stromfluss durch die Schutzleitung zugelassen wird.

Darüber hinaus schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen umfassend die folgenden Schritte:

– bereitstellen einer Gleichspannungsquelle, die insbesondere im Ausgangskreis einen L-C-Schwingkreis aufweist,
– bereitstellen wenigstens eines zu schützenden Verbrauchers,
– verbinden der Gleichspannungsquelle mit dem Verbraucher, wobei eine parallel zu dem Ausgang der Gleichspannungsquelle und dem Eingang des Verbrauchers geschaltete Schutzleitung, in der ein Schutzelement, von dem unterhalb einer vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung ein Stromfluss durch die Schutzleitung unterbunden und oberhalb der maximalen Ausgangsspannung zugelassen wird und wenigstens ein Schutzwiderstand angeordnet ist, und eine parallel zu der Schutzleitung geschaltete Kurzschlussleitung vorgesehen werden,
– bereitstellen einer Ausgangsspannung an der Gleichspannungsquelle zur Versorgung des Verbrauchers,
– zulassen eines Stromflusses durch die Kurzschlussleitung für den Fall, dass von dem Schutzelement ein Stromfluss durch die Schutzleitung zugelassen wird, so dass oberhalb der maximalen Ausgangsspannung ein Ladungsfluss parallel zu dem Verbraucher durch die Kurzschlussleitung ermöglicht und der Verbraucher geschützt wird.

Mit anderen Worten liegt der Erfindung die Idee zugrunde, die aktuell anliegende Ausgangsspannung einer Gleichspannungsquelle mittels eines in einer ersten parallel zu dem Verbraucher geschalteten Leitung – der Schutzleitung – vorgesehenen Schutzelementes zu überwachen und für den Fall, dass ein unzulässig hoher Wert der Ausgangsspannung vorliegt, einen Stromfluss durch eine zweite parallel geschaltete Leitung – die Kurzschlussleitung – zuzulassen, über welche ein Ladungsabtransport parallel zu dem Verbraucher erfolgen kann, um eine vorliegende Spannungsüberhöhung zu dämpfen und den Verbraucher zu schützen.
Bei der Spannungsüberhöhung kann es sich insbesondere um eine Überschwingung handeln, die aufgrund einer Restladung, die bei einer transienten Entlastung der Gleichspannungsquelle, beispielsweise einem DC/DC-Konverter, in einem L-C-Schwingkreis der Spannungsquelle gespeichert ist, auftritt und – ohne erfindungsgemäße Schutzvorrichtung – nicht abfließen kann. Eine derartige Spannungsüberhöhung kann durch Schaltvorgänge von Lasten an DC/DC-Konvertern bedingt sein.
Zum Schutz des elektrischen Verbrauchers wird die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung in dem Stromkreis, in dem die Gleichspannungsquelle und der Verbraucher vorgesehen sind, parallel zu dem Verbraucher geschaltet. Hierfür wird beispielsweise der positive Anschlusskontakt der Schutzvorrichtung mit dem Pluspol des Verbrauchers verbunden und der negative Anschlusskontakt mit dem Minuspol. Die Schutzvorrichtung ist so der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle ausgesetzt und kann den Verbraucher vor einer unzulässig hohen Spannung schützen.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung kann auch eine Hinleitung und eine parallel zu der Hinleitung angeordnete Rückleitung umfassen, wobei endseitig an der Hinleitung der positive Anschlusskontakt, der dem Pluspol des Verbrauchers zugeordnet ist, und endseitig an der Rückleitung der negative Anschlusskontakt, der dem Minuspol des Verbrauchers zugeordnet ist, vorgesehen ist und die Schutzleitung und die Kurzschlussleitung jeweils die Hinleitung und die Rückleitung miteinander verbinden. An dem dem positiven Anschlusskontakt gegenüberliegenden Ende der Hinleitung ist dann insbesondere ein weiterer positiver Anschlusskontakt, welcher dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle zugeordnet ist, vorgesehen. In gleicher Weise ist an dem dem negativen Anschlusskontakt gegenüberliegenden Ende der Rückleitung insbesondere ein weiterer negativer Anschlusskontakt vorgesehen, welcher dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung wird dann zwischen die Gleichspannungsquelle und den zu schützenden Verbraucher geschaltet, indem die den Polen der Quelle zugeordneten Anschlusskontakte mit der Quelle und die den Polen des Verbrauchers zugeordneten Anschlusskontakte mit dem Verbraucher verbunden werden.
Ist gemäß dieser Ausführungsform die Schutzvorrichtung zwischen Quelle und Verbraucher vorgesehen, so fließt durch die Hinleitung der Schutzvorrichtung der Strom von der Quelle zu dem Verbraucher und über die Rückleitung von dem Verbraucher zu der Quelle. Die Hin- und die Rückleitung müssen gemäß dieser Ausführungsform folglich derart beschaffen sein, dass sie dem zwischen Gleichspannungsquelle und Verbraucher fließenden (Nutz-)Strom standhalten können.
Bei dem elektrischen Verbraucher kann es sich um eine beliebige elektrische Vorrichtung und/oder Schaltung handeln, die zum Betrieb mit Gleichstrom zu versorgen ist. Es können auch mehrere über die Gleichspannungsquelle gespeiste Verbraucher mittels der Schutzvorrichtung geschützt werden.
In der Schutzleitung ist wenigstens ein Schutzwiderstand vorgesehen, um den Strom, welcher oberhalb der Maximalspannung durch die Schutzleitung und das Schutzelement fließen kann, zu begrenzen. Die zu wählende Größe des Schutzwiderstandes richtet sich u.a. danach, mit welchen Überspannungswerten zu rechnen ist und welcher Stromstärke das Schutzelement maximal ausgesetzt werden darf, ohne dass Fehlfunktionen oder Zerstörungen auftreten. Der Schutzwiderstand kann beispielsweise eine Größe im Bereich von etwa 20 bis 400 kΩ, insbesondere im Bereich von etwa 100 bis 300 kΩ aufweisen. Es kann ein einzelner Schutzwiderstand bereitgestellt werden, oder mehrere in Reihe geschaltete Schutzwiderstände. In diesem Fall liegt dann der Gesamtwiderstand der Schutzwiderstände im Bereich von etwa 20 bis 400 kΩ, insbesondere im Bereich von etwa 100 bis 300 kΩ.
Der Schutzwiderstand ist insbesondere dem Schutzelement in der Schutzleitung nachgeschaltet, was bedeutet, dass der Schutzwiderstand in technischer Stromflussrichtung hinter dem Schutzelement vorgesehen ist.
Dadurch, dass das Schutzelement erfindungsgemäß zwar der Ausgangsspannung ausgesetzt ist, diesem – aufgrund des Schutzwiderstandes – jedoch keine nennenswerten Ströme aufgeprägt werden, kann auch ein Schutzelement zum Einsatz kommen, welches keinen hohen Stromstärken standhält. Das Schutzelement muss lediglich der maximal zu erwartenden Ausgangsspannung standhalten, da es dieser ausgesetzt ist.
Das Schaltelement wird – analog zu dem Schutzelement – hinsichtlich seiner Eigenschaften derart ausgewählt, dass es für den Spannungs- und Leistungsbereich, in dem die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung aufgrund der Eigenschaften der Gleichspannungsquelle betrieben wird, geeignet ist. Das Schaltelement sollte insbesondere derart ausgestaltet sein, dass es einem vergleichsweise hohen Stromfluss standhalten kann, so dass ein großer Ableitstrom durch die Kurzschlussleitung fließen kann, wenn eine Überspannungssituation vorliegt. Es sollte zweckmäßiger Weise derart gewählt werden, dass es bis zur maximal zu erwartenden Ausgangsspannung durchschlagsfest ist.
Im Betrieb stellt die Gleichspannungsquelle eine Ausgangsspannung bereit, über welche der wenigstens eine elektrische Verbraucher, der mit der Quelle verbunden ist, mit elektrischer Energie versorgt wird. Tritt beispielsweise eine transiente Entlastung der Gleichspannungsquelle auf, die in ein Überschwingen der Ausgangsspannung resultiert, so wird von dem Schutzelement ein Stromfluss in der Schutzleitung zugelassen und infolge dessen auch ein Stromfluss durch die Kurzschlussleitung ermöglicht. Durch diese kann ein Ladungsabtransport parallel zu dem Verbraucher erfolgen, wodurch die Spannungsüberhöhung gedämpft wird.
Liegt die Ausgangsspannung unterhalb des vorgegebenen Maximums, bzw. liegt, nachdem das Maximum vormals überschritten wurde, wieder eine Ausgangsspannung im zulässigen Bereich vor, so wird von dem Schutzelement ein Stromfluss durch die Schutzleitung unterbunden und auch durch die Kurzschlussleitung kann somit kein Strom fließen.
Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung und unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens findet zu keinem Zeitpunkt eine Trennung von der Gleichspannungsquelle und dem Verbraucher statt. Der Verbraucher bleibt vielmehr zu allen Zeiten mit der Ausgangsspannung versorgt. Die Schutzvorrichtung und das Verfahren sind somit insbesondere für Verbraucher geeignet, die zwar vor Überspannungen geschützt werden müssen, weil es sich beispielsweise um Hochwert-Geräte handelt, die jedoch für einen fehlerfreien Betrieb einer kontinuierliche Spannungsversorgung bedürfen und daher nicht von der Quelle getrennt werden dürfen.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung, bei der es sich um eine passive Schaltung handelt, kommt mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen aus. Es kommen – gegenüber dem Stand der Technik – keine aktiven Regler bzw. anderweitige über komplexe Regler gesteuerte Bauteile und keine software-basierte Steuerung zum Einsatz. Die Anzahl aktiver Elemente ist vergleichsweise gering und die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung weist keine Regelungstotzeit aus. Es kann ferner auf einfache Weise ein Abgleich der Schutzvorrichtung durchgeführt werden.
Aufgrund der einfachen und robusten Architektur der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung ist diese auch hervorragend zum Einsatz in der Luftfahrt geeignet.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Schutzelement eine in Sperrrichtung betriebene Zenerdiode. Diese speziellen Dioden sperren für den Fall, dass eine Spannung unterhalb einer bestimmten Spannung, der sogenannten Zener-Spannung, anliegt in einer Richtung, der sogenannten Sperrrichtung. Ist eine Zenerdiode in einer Leitung vorgesehen, so findet unterhalb der Zener-Spannung somit kein Stromfluss in Sperrrichtung durch die Leitung statt. Wird die Zener-Spannung überschritten, so nimmt der Stromfluss in Sperrrichtung schlagartig zu. Erfindungsgemäß wird die Zenerdiode derart in der Schutzleitung angeordnet, dass ein von der Gleichspannungsquelle gelieferter Strom unterhalb der maximalen Ausgangsspannung nicht durch die Schutzleitung fließen kann. Wird die Maximalspannung erreicht, so öffnet die Zenerdiode in Sperrrichtung und auch durch die Kurzschlussleitung wird ein Stromfluss zugelassen. Um den Verbraucher erfindungsgemäß vor einer Überhöhung der Ausgangsspannung zu schützen wird zweckmäßiger eine Zenerdiode gewählt, deren Zener-Spannung im Bereich der Maximalspannung, insbesondere knapp unterhalb dieser liegt.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Schaltelement einen Schaltanschluss umfasst, und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit einer an dem Schaltanschluss anliegenden Spannung den Stromfluss durch die Kurzschlussleitung zu steuern. Dabei kann in Weiterbildung das Schaltelement als Transistor, insbesondere als Feldeffekt-Transistor mit einem Gate-Anschluss als Schaltanschluss ausgebildet sein. Der Transistor kann ferner eine interne Diode umfassen.
Transistoren haben sich als geeignete Halbleiter-Schaltelemente zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung erwiesen. Mit diesen kann spannungsabhängig ein Stromfluss in einer Leitung zugelassen bzw. unterbunden werden, wobei, da sie keine Schaltkontakte aufweisen, keine Schaltkontaktverluste oder -effekte auftreten.
Bei dem Feldeffekt-Transistor handelt es sich in vorteilhafter Ausgestaltung um einen MOSFET, insbesondere n-type MOSFET. Ein MOSFET bietet den Vorteil, dass er im voll durchgesteuerten Zustand einen sehr geringen, jedoch nicht vernachlässigbaren Widerstand aufweist.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Schaltanschluss des Schaltelementes, insbesondere der Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors, über eine Zwischenleitung mit der Schutzleitung verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die unmittelbare Ansteuerung des Schaltelementes in Abhängigkeit des für den im Fall einer Überspannung durch die Schutzleitung fließenden Stromes. Über die Zwischenleitung liegt, wenn ein Strom durch die Schutzleitung fließt, die Spannung am Schaltanschluss oberhalb von 0 V und das Schaltelement wird betätigt. In an sich bekannter Weise erfolgt dies bei Verwendung eines Transistors dadurch, dass eine an dem Gate-Anschluss anliegende Spannung eine erhebliche Widerstandsänderung in der Drain-Source Strecke des Transistors zu Folge hat. Um den Stromfluss durch eine Leitung, vorliegend die Kurzschlussleitung, zu steuern werden in an sich bekannter Weise der Drain- und der Source-Anschluss mit der Leitung verbunden.
Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass dem Schaltanschluss des Schaltelementes in der Zwischenleitung ein Schaltwiderstand vorgeschaltet ist. Um zu verhindern, dass ein Kurzschluss am Schaltanschluss des Schaltelementes, insbesondere am Gate-Anschluss des Feldeffekttransistors, verursacht wird, wird dem Schaltanschluss gemäß dieser Ausführungsform in der Zwischenleitung ein Schaltwiderstand geeigneter Größe vorgeschaltet. Die zu wählende Größe des Widerstandes hängt dabei von dem verwendeten Schaltelement und dessen Betriebsparametern ab.
In weiterer Ausgestaltung kann dabei insbesondere vorgesehen sein, dass in der Schutzleitung dem Schutzwiderstand nachgestaltet wenigstens ein weiterer Schutzwiderstand vorgesehen ist und insbesondere die Zwischenleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Schutzwiderstand in die Schutzleitung mündet. Über die Schutzwiderstände wird der Strom durch das Schutzelement begrenzt, so dass dieses vor Zerstörungen geschützt ist. Darüber hinaus ermöglicht diese konkrete Anordnung, dass einerseits die an dem Schaltanschluss des Schaltelementes anliegende Spannung auf den – je nach gewähltem Schaltelement – maximal zulässigen Spannungswert begrenzt ist und andererseits für den Fall, dass eine Überspannungssituation vorliegt und der Verbraucher zu schützen ist, eine ausreichend hohe Spannung am Schaltanschluss des Schaltelementes bereitgestellt und somit ein Stromfluss durch die Kurzschlussleitung zugelassen wird.
Anstelle von zwei einzelnen, in Reihe geschalteten Schutzwiderständen kann auch ein verstellbarer Widerstand, insbesondere mit Mittelabgriff, ein sogenanntes Potentiometer verwendet werden. In diesem Fall ist die Zwischenleitung insbesondere mit dem Mittelabgriff des Potentiometers verbunden verbunden. Das Potentiometer übernimmt bei dieser Ausgestaltung die gleiche Funktion, wie zwei in Reihe geschaltete Widerstände. Das Potentiometer kann allein verwendet werden, oder es kann neben dem Potentiometer noch wenigstens ein weiterer Schutzwiderstand in der Schutzleitung vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Kurzschlussleitung wenigstens ein Kurzschlusswiderstand vorgesehen ist, der insbesondere dem Schaltelement in der Kurzschlussleitung vorgeschaltet ist. Über diesen optional zum Einsatz kommende Widerstand kann einerseits die Rate des Ladungsabflusses für die Begrenzung der Ausgangsspannung und andererseits der maximale Strom, der über das Schaltelement abfließt, eingestellt werden. Für den Fall, dass der Widerstand des Schaltelements für eine vorgegebene Betriebssituation, insbesondere die zum Schutz des Verbrauchers erforderliche Ladungsabfluss-Rate ausreichend hoch ist, kann auch auf den Einsatz eines Kurzschlusswiderstandes verzichtet werden.
Der Ladungsabfluss kann gemäß der vorliegenden Erfindung auf besonders einfache Weise über die Wahl eines Schaltelementes mit geeignetem Widerstand sowie die Bereitstellung eines zusätzlichen Kurzschlusswiderstandes eingestellt werden. Ob ein Kurzschlusswiderstand vorgesehen ist, oder der Widerstand des Schaltelementes ausreicht, hängt von der gewünschten Steifigkeit der als Schutzvorrichtung zum Einsatz kommenden Schaltung sowie der tatsächlichen Ladung, die zur Begrenzung der Überspannung durch die Kurzschlussleitung abfließen muss, ab.
Dabei liegt in vorteilhafter Ausgestaltung das Verhältnis der Größe des wenigstens einen Schutzwiderstands zu der Größe des wenigstens einen Kurzschlusswiderstands im Bereich von 200:1 bis 1800:1, insbesondere im Bereich von 700:1 bis 1300:1. Diese stark asymmetrische Widerstandverteilung sorgt dafür, dass durch die Schaltleitung nur ein vergleichsweise geringer Strom fließt und der eigentliche Ladungsabtransport zum Schutz des Verbrauchers durch die Kurzschlussleitung stattfindet.
Für den Fall, dass mehrere in Reihe geschaltete Schutzwiderstände und mehrere in Reihe geschaltete Kurzschlusswiderstände vorgesehen sind, liegt das Verhältnis von dem Gesamtwiderstand der Schutzwiderstände zu dem Gesamtwiderstand der Kurzschlusswiderstände im Bereich von 200:1 bis 1800:1, insbesondere im Bereich von 700:1 bis 1300:1 liegt.
Bei den in der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung zum Einsatz kommenden Widerständen (Schutz-, Schalt- und Kurzschlusswiderständen) kann es sich um Festwiderstände handeln. Alternativ kann einer oder können mehrere der verwendeten Widerstände als verstellbare Widerstände, sogenannte Potentiometer, ausgebildet sein, so dass die Schutzvorrichtung besonders flexibel an die Parameter einer Gleichspannungsquelle und eines Verbrauchers anpassbar ist.
Es versteht sich, dass der Fachmann die erforderlichen Parameter aller erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden elektrischen bzw. elektronischen Bauteile, insbesondere die Parameter des Schalt- und des Schutzelementes sowie die erforderlichen Größen der Schutz-, der Kurzschluss- bzw. des Schaltwiderstandes berechnen kann, wenn er von den Eigenschaften der Gleichspannungsquelle, insbesondere dem Intervall, über welches sich Schwankungen der Ausgangsspannung erstrecken, sowie der maximal zulässige Eingangsspannung am Verbraucher als Randbedingungen ausgeht.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung zum Schutz wenigstens einer elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen,
2 die in 1 dargestellte Schutzvorrichtung mit Potentiometer als Schutzwiderstand,
3 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung den Polen der Gleichspannungsquelle zugeordneten Anschlusskontakten, und
4 die in 3 dargestellte Schutzvorrichtung mit einem Potentiometer als Schutzwiderstand.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 1 zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen, die eingangsseitig mit einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle und ausgangsseitig mit einem nicht weiter dargestellten Verbraucher verbunden ist.
Die Gleichspannungsquelle hat eine nominelle Ausgangsspannung von U_nom = 250 V_DC, welche gerade derjenigen Spannung entspricht, mit welcher der Verbraucher zu versorgen ist. Um sicherzustellen, dass der Verbraucher kein Fehlverhalten zeigt, bzw. nicht beschädigt wird, darf eine Spannung von U_max = 290 V_DC nicht überschritten werden.
Die Schutzvorrichtung 1 umfasst hier eine Hinleitung 2, die eingangsseitig einen Anschlusskontakt 3, der mit dem Pluspol der Gleichspannungsquelle verbunden ist und ausgangsseitig einen weiteren Anschlusskontakt 4, welcher mit dem Pluspol des Verbrauchers verbunden ist, aufweist. Parallel zu der Hinleitung 2 ist ferner eine geerdete Rückleitung 5 mit Anschlusskontakten 6 und 7 vorgesehen, mit denen die Minuspole von Gleichspannungsquelle und Verbraucher verbunden sind. Die Hinleitung 2 und die Rückleitung 5 der Schutzvorrichtung 1 bilden hier einen Teil des geschlossenen Stromkreises, in dem die Gleichspannungsquelle und der Verbraucher vorgesehen sind. Demgemäß sind die Hinleitung 2 und die Rückleitung 5 für den Nutzstrom, der im Normalbetrieb zwischen Gleichspannungsquelle und Verbraucher fließt, ausgelegt.
Es ist ferner eine die Hinleitung 2 und die Rückleitung 5 verbindende Schutzleitung 8 vorgesehen, in der ein Schutzelement 9, hier eine in Sperrrichtung betriebene Zenerdiode, vorgesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Zenerdiode des Typs BZG03C von Vishay verbaut, welche eine Zener-Spannung von U_Z = 260 V_DC aufweist. Das Schutzelement 9 ist derart ausgebildet, dass es für den Fall, dass eine Spannung unterhalb einer vorgegebenen Zener-Spannung an diesem anliegt, einen Stromfluss durch die Schutzleitung 8 unterbindet und oberhalb der Zener-Spannung einen Stromfluss zulässt. In der Schutzleitung 8 sind neben dem Schutzelement 9 ein erster Schutzwiderstand 10 und ein zweiter Schutzwiderstand 11 vorgesehen. Der erste Schutzwiderstand 10 hat hier eine Größe von R_S1 = 220 kΩ, während der weitere Schutzwiderstand 11 eine Größe von R_S2 = 36 kΩ aufweist. Durch die Schutzwiderstände 10, 11 wird der Strom durch die Schutzleitung 8 und somit das Schutzelement 9 begrenzt.
Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 1 umfasst weiterhin eine parallel zu der Schutzleitung 8 geschaltete Kurzschlussleitung 12, die – analog zur Schutzleitung 8 – die Hinleitung 2 mit der Rückleitung 5 verbindet.
Der Fachmann versteht selbstverständlich, dass es sich bei den in der 1 als Hinleitung 2 und Rückleitung 5 bezeichneten Leitungen, die von der Schutzleitung 8 und der parallelen Kurzschlussleitung 12 miteinander verbunden werden, nicht zwingend um körperliche Leitungen handeln muss, sondern diese Darstellung auch den Fall umfasst, dass die Schutzleitung 8 und die Kurzschlussleitung 12 endseitig in einen gemeinsamen Anschlusspunkt münden.
In der Kurzschlussleitung 12 ist ferner ein Schaltelement 13, vorliegend ein n-type MOSFET der Typenbezeichnung IRFP350 vorgesehen. Das Schaltelement 13 ist derart ausgebildet, dass es einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 12 unterbindet, wenn von dem Schutzelement 9 ein Stromfluss durch die Schutzleitung 8 nicht zugelassen wird und es einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 12 ermöglicht, wenn von dem Schutzelement 9 ein Stromfluss durch die Schutzleitung 8 derart zugelassen wird, dass an dem Schaltanschluss 15 über den Spannungsteiler, gebildet aus Schutzwiderstand 10 und Schutzwiderstand 11, eine hinreichend hohe Spannung anliegt.
Das Schaltelement 13 weist eine interne Diode 15 sowie einen Schaltanschluss 15 auf, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch den der Gate-Anschluss des MOSFET gegeben ist. Der Schaltanschluss 15 ist über eine Zwischenleitung 16 mit der Schutzleitung 8 verbunden, die zwischen dem ersten Schutzwiderstand 10 und dem zweiten Schutzwiderstand 11 in die Schutzleitung 8 mündet. Durch den zweiten Schutzwiderstand wird in dieser Konfiguration sichergestellt, dass einerseits die an dem Schaltanschluss 15 des Schaltelementes 13 anliegende Spannung auf den maximal zulässigen Spannungswert begrenzt ist und andererseits für den Fall, dass eine Überspannungssituation vorliegt und der Verbraucher zu schützen ist, eine ausreichend hohe Spannung am Schaltanschluss 15 des Schaltelementes 13 bereitgestellt und somit ein Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 15 zugelassen wird.
Die Ausgestaltung mit einer Zwischenleitung 16 ermöglicht die unmittelbare Ansteuerung des Schaltelementes 13 in Abhängigkeit des für den im Fall einer Überspannung durch die Schutzleitung 8 fließenden Stromes. An dem Schaltanschluss 15 des Schaltelements 13 wird eine Schaltspannung bereitgestellt wird, wenn ein Strom durch die Schutzleitung 8 fließt und das Schaltelement 13 wird betätigt. Vorliegend wird durch die an dem Gate-Anschluss anliegende Spannung eine erhebliche Widerstandsänderung, konkrete eine starke Absenkung des Widerstandes in der Drain-Source Strecke des als Schaltelement 13 zum Einsatz kommenden Transistors verursacht und ein Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 12 wird zugelassen.
Dem Schaltelement 13 ist in der Zwischenleitung 16 ein Schaltwiderstand 17 vorgeschaltet, welcher eine Größe von R_Sch = 1 kΩ aufweist. Durch diesen wird insbesondere verhindert, dass ein Kurzschluss am Schaltanschluss 15 verursacht wird.
Es sind ferner in der Kurzschlussleitung 12 insgesamt drei in Reihe geschaltete Kurzschlusswiderstände 18, 19, 20 vorgesehen, die jeweils eine Größe von R_K = 80 Ω aufweisen. Die drei Kurzschlusswiderstände 18, 19, 20 sind jeweils für eine Leistung von 200 W ausgelegt.
Das Verhältnis der (Gesamt-)Größe der Schutzwiderstände, die insgesamt R_s,ges = R_S,1 + R_S,2 = 220 kΩ + 36 kΩ = 256 kΩ beträgt, zu der (Gesamt-)Größe der Kurzschlusswiderstände von R_K,ges = R_K1 + R_K2 + R_K3 = 80 Ω + 80 Ω + 80 Ω = 240 Ω, liegt hier im Bereich von etwa R_s,ges:R_K,ges = 1000:1.
Alternativ zu den drei Kurschlusswiderständen 18, 19, 20 kann auch ein einzelner Kurschlusswiderstand einer Größe von R_K = 240 Ω verwendet werden. Es ist ferner auch möglich, gar keinen Kurzschlusswiderstand zu verwenden.
Im Betrieb wird von der Gleichspannungsquelle eine Ausgangsspannung bereitgestellt und der Verbraucher, der über die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 1 mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist, wird mit elektrischer Energie versorgt.
Liegt die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle unterhalb der Zener-Spannung Z_U = 260 V_DC des Schutzelements 9, so sperrt das Schutzelement 9, welches dieser Spannung ausgesetzt ist, und es fließt kein Strom durch die Schutzleitung 8. In diesem Spannungsbereich ist ein Schutz des Verbrauchers nicht erforderlich, da nicht mit Fehlfunktionen bzw. Zerstörungen des Verbrauchers zu rechnen ist.
Liegt an der Gleichspannungsquelle eine Ausgangsspannung oberhalb der Zener-Spannung des Schutzelements 9 vor, so lässt das Schutzelement 9 einen Stromfluss durch die Schutzleitung 8 zu. Durch die Schutzwiderstände 10 und 11, durch die ein Gesamtwiderstand von R_s,ges = 256 kΩ in der Schutzleitung 8 bereitgestellt wird, fließt ein vergleichsweise geringer Strom durch die Schutzleitung 8.
Infolge des durch die Schutzleitung 8 fließenden Stroms liegt an dem Schaltanschluss 15 des Schaltelements 13 eine Spannung an, und das Schaltelement lässt infolge dessen einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 12 zu. Aufgrund der – im Vergleich zu den Schutzwiderständen 10, 11 - erheblich niedrigeren Kurzschlusswiderständen 18, 19, 20 kann ein deutlich höherer Strom durch die Kurzschlussleitung 12 fließen als durch die Schutzleitung 8. Durch die Kurzschlussleitung 12 findet dann ein Ladungsabtransport parallel zu dem Verbraucher statt und die Spannungsüberhöhung wird gedämpft. Vorliegend sind sämtliche Parameter der in der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 1 zum Einsatz kommenden Bauteile konkret so gewählt, dass die zu erwartende Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle, welche nominell 250 V beträgt, in einer Überspannungssituation jedoch bis auf 400 V ansteigen kann, mittels der Schutzvorrichtung 1 auf eine maximale Spannung von 290 V gedämpft wird.
Im Ergebnis wird der Verbraucher zuverlässig geschützt, wobei die Spannungsversorgung des Verbrauchers zu keinem Zeitpunkt unterbrochen wird, sondern kontinuierlich erfolgt.
Es versteht sich, dass der Fachmann, wenn er einen anderen Verbraucher schützen möchte, die Parameter derart berechnet und wählt, dass ein Schutz in dem entsprechenden Spannungsbereich gewährleistet werden kann.
Eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 21 ist in 2 gezeigt. Die dargestellte Schutzvorrichtung 21 ist im Wesentlichen analog zu der in 1 dargestellten ausgebildet, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Die Schutzvorrichtung 21 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten zum einen dadurch, dass hier anstelle der in Reihe geschalteten einzelnen Schutzwiderstände 10, 11 ein Potentiometer 22 mit Mittelabgriff als Schutzwiderstand in der Schutzleitung 8 vorgesehen ist. Die Zwischenleitung 16 ist hier mit dem Mittelabgriff des Potentiometers 22 verbunden. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform kein Kurzschlusswiderstand in der Kurzschlussleitung 12 vorgesehen, da hier der Widerstand des Schaltelementes 13 zur Regulierung des Ladungsabtransportes in der Kurzschlussleitung 12 dient.
Im Betrieb erfährt der Verbraucher durch die in 2 dargestellte Schutzvorrichtung 21 in analoger Weise Schutz, wie durch die in 1 dargestellte Schutzvorrichtung 1. Dabei sorgt das Potentiometer 22 – analog zu den Schutzwiderständen 10, 11 der Schutzvorrichtung 1 aus 1 – zum einen dafür, dass der Strom durch das Schutzelement 9 begrenzt wird und zum anderen dafür, dass an dem Schaltanschluss 15 des Schaltelementes 13 die für den Schaltvorgang erforderliche Spannung anliegt, der maximale Wert der Schaltspannung jedoch nicht überschritten wird.
Eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 23 ist in 3 gezeigt. Die dargestellte Schutzvorrichtung 23 ist in weiten Teilen analog zu der in 1 dargestellten Schutzvorrichtung 1 ausgebildet, so dass auch hier gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Die dargestellte Schutzvorrichtung 23 umfasst jedoch – im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Schutzvorrichtungen 1 und 12 – keine den Polen der Gleichspannungsquelle zugeordneten Anschlusskontakte. Es ist lediglich ein positiver Anschlusskontakt 4, welcher dem Pluspol des Verbrauchers zugeordnet ist sowie einen negativen Anschlusskontakt 7, welcher dem Minuspol des Verbrauchers zugeordnet ist, vorgesehen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird die Schutzvorrichtung 23 in einem in der Figur nicht dargestellten geschlossenen Stromkreis, in dem Gleichspannungsquelle und Verbraucher vorgesehen sind, parallel zu dem Verbraucher geschaltet, indem der positive Anschlusskontakt 4 mit dem Pluspol des Verbrauchers und der negative Anschlusskontakt 7 mit dem Minuspol des Verbrauchers verbunden wird. Für den Fall, dass die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle unterhalb des maximalen Wertes liegt, und demgemäß durch die Schutzleitung 8 und die Kurzschlussleitung 12 kein Stromfluss möglich ist, fließt bei dieser Ausführungsform durch die gesamte Schutzvorrichtung 23 kein Strom. Diese Ausführungsform hat demgemäß den Vorteil, dass die Hinleitung 2 und Rückleitung 5 nicht für den im Normalbetrieb zwischen Gleichspannungsquelle und Verbraucher fließenden Nutzstrom ausgelegt sein müssen.
Auch hinsichtlich der 3 ist zu beachten, dass der Fachmann selbstverständlich versteht, dass es sich bei den in der Figur als Hinleitung 2 und Rückleitung 5 bezeichneten Leitungen nicht um körperliche Leitungen handeln muss, sondern die Darstellung auch den Fall umfasst, dass die Schutzleitung 8 und die Kurzschlussleitung 12 unmittelbar in den positiven Anschlusskontakt 4 und den negativen 7 Anschlusskontakt münden.
Im Betrieb wird der Verbraucher durch die Schutzvorrichtung 23 in analoger Weise vor Überspannungen geschützt, wie mittels der zuvor beschriebenen Schutzvorrichtungen 1 und 21. Die parallel zu dem Verbraucher geschaltete Schutzvorrichtung 23 ist der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle ausgesetzt und für den Fall, dass diese oberhalb des maximal zugelassenen Wertes liegt, wird ein Stromfluss durch die Schutzleitung 8 und infolge dessen ein Stromfluss durch die Kurzschlussleitung 12 ermöglicht. Durch die Kurzschlussleitung 12 findet dann ein Ladungsabtransport parallel zu dem Verbraucher statt und die Spannungsüberhöhung wird gedämpft.
In 4 ist noch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung 24 dargestellt. Diese ist genau wie die in 3 dargestellte Schutzvorrichtung 23 ausgestaltet, mit dem Unterschied, dass hier – in Analogie zu der Schutzvorrichtung aus 2 – anstelle der in Reihe geschalteten einzelnen Schutzwiderstände 10, 11 ein Potentiometer 22 als Schutzwiderstand in der Schutzleitung 8 vorgesehen ist und kein Kurzschlusswiderstand in der Kurzschlussleitung. Im Betrieb erfolgt der Schutz des Verbrauchers in Analogie zu der vorstehend beschriebenen Schutzvorrichtung 23.

Claims

Schutzvorrichtung (1, 21) zum Schutz wenigstens eines elektrischen Verbrauchers vor Spannungsüberhöhungen mit – wenigstens einem positiven Anschlusskontakt (4), der dem Pluspol des Verbrauchers zugeordnet ist und wenigstens einem negativen Anschlusskontakt (7), der dem Minuspol des Verbrauchers zugeordnet ist, – einer Schutzleitung (8), die den positiven (4) mit dem negativen (7) Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Schutzleitung ein Schutzelement (9) vorgesehen ist, welches ausgebildet ist, um unterhalb einer vorgegebenen Maximalpannung einen Stromfluss durch die Schutzleitung (8) zu unterbinden und oberhalb der Maximalspannung einen Stromfluss zuzulassen, – wenigstens einem in der Schutzleitung (8) vorgesehenen Schutzwiderstand (10, 11, 22), welcher insbesondere dem Schutzelement (9) in der Schutzleitung (8) unmittelbar nachgeschaltet ist, und – einer parallel zu der Schutzleitung (8) geschalteten Kurzschlussleitung (12), die den positiven (4) mit dem negativen (7) Anschlusskontakt verbindet, wobei in der Kurzschlussleitung (12) wenigstens ein Schaltelement (13) vorgesehen ist, das ausgebildet ist, um einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung (12) zu unterbinden, wenn von dem Schutzelement (9) ein Stromfluss durch die Schutzleitung (8) unterbunden wird, und einen Stromfluss durch die Kurzschlussleitung (12) zuzulassen, wenn von dem Schutzelement (9) ein Stromfluss durch die Schutzleitung (8) zugelassen wird.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hinleitung (2) und eine parallel zu der Hinleitung (2) angeordnete Rückleitung (5) vorgesehen sind, wobei endseitig an der Hinleitung (2) der positive Anschlusskontakt (4) und endseitig an der Rückleitung (5) der negative Anschlusskontakt (7) vorgesehen ist und die Schutzleitung (8) und die Kurzschlussleitung(12) jeweils die Hinleitung (2) und die Rückleitung (5) miteinander verbinden.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzelement (9) eine in Sperrrichtung betriebene Zenerdiode umfasst.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (13) einen Schaltanschluss (15) umfasst, und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit einer am dem Schaltanschluss (15) anliegenden Spannung den Stromfluss durch die Kurzschlussleitung (12) zu steuern.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (13) als Transistor, insbesondere als Feldeffekt-Transistor mit einem Gate-Anschluss als Schaltanschluss (15) ausgebildet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Transistor eine interne Diode (14) umfasst.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltanschluss (15) des Schaltelementes (13), insbesondere der Gate-Anschluss des Feldeffekt-Transistors, über eine Zwischenleitung (16) mit der Schutzleitung (8) verbunden ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaltanschluss (15) des Schaltelementes (13) in der Zwischenleitung (16) ein Schaltwiderstand (17) vorgeschaltet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schutzleitung (8) dem Schutzwiderstand (10) nachgestaltet wenigstens ein weiterer Schutzwiderstand (11) vorgesehen ist und insbesondere die Zwischenleitung (16) zwischen dem ersten Schutzwiderstand (10) und dem weiteren (11) Schutzwiderstand in die Schutzleitung (8) mündet.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kurschlussleitung (12) wenigstens ein Kurzschlusswiderstand (18, 19, 20) vorgesehen ist, der insbesondere dem Schaltelement (13) in der Kurzschlussleitung (12) vorgeschaltet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Größe des wenigstens einen Schutzwiderstands (10, 11, 22) zu der Größe des wenigstens einen Kurzschlusswiderstands (18, 19, 20) im Bereich von 200:1 bis 1800:1, insbesondere im Bereich von 700:1 bis 1300:1 liegt.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Reihe geschaltete Schutzwiderstände (10, 11) und wenigstens zwei in Reihe geschaltete Kurzschlusswiderstände (18, 19, 20) vorgesehen sind und das Verhältnis von dem Gesamtwiderstand der Schutzwiderstände (10, 11) zu dem Gesamtwiderstand der Kurzschlusswiderstände (18, 19, 20) im Bereich von 200:1 bis 1800:1, insbesondere im Bereich von 700:1 bis 1300:1 liegt.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schutzwiderstand (10, 11, 22) eine Größe im Bereich von etwa 20 bis 400 kΩ, insbesondere im Bereich von etwa 100 bis 300 kΩ aufweist.
Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schutzwiderstände (10, 11) vorgesehen sind und der Gesamtwiderstand der Schutzwiderstände (10, 11) im Bereich von etwa 20 bis 400 kΩ, insbesondere im Bereich von etwa 100 bis 300 kΩ liegt.