DE2111155A1

DE2111155A1 - Interference voltage protection circuit

Info

Publication number: DE2111155A1
Application number: DE19712111155
Authority: DE
Inventors: Snedeker Marion Lester
Original assignee: VLN CORP
Current assignee: VLN CORP
Priority date: 1970-03-12
Filing date: 1971-03-09
Publication date: 1971-09-23
Also published as: CA925947A

Description

Störspannungs-Schutzschaltung. Interference voltage protection circuit.

Die vorliegende Erfindung betrifft Störspannungs-Schutzschaltungen zum Soutz elektroniscber Geräte, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Bekannte Störspannungs-Schutzschaltungen sind entweder so ausgelegt, daß sie von einem Ruhestrom durchflossen werden, oder aber sie erfordern eine Vorrichtung zum Rücksetzen der Schaltung, nachdem diese zum Schutz der elektronischen Gerate eine Störspannung durch Nebenschluß überbrückt hat. The present invention relates to interference voltage protection circuits zum Soutz elektroniscber devices that are connected to a DC voltage source are. Known interference voltage protection circuits are either designed so that they are traversed by a quiescent current, or they require a device to reset the circuit after this to protect the electronic equipment has bridged an interference voltage by shunting.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neuartige und verbesserte Störspannuns-Schutzscaltung zum Schutz elektronischer Geräte, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die Schutz schaltung keine RUcksetz-Vorrichtung erfordert, nachdem sie eine Störspannung abgebaut hat, um deren Spitzenamplitude zu erniedrigen; die Schutzschaltung zieht keinen nennenswerten Ruhestrom. The present invention provides a novel and improved one Interference voltage protection circuit for the protection of electronic devices that are connected to a DC voltage source are connected, whereby the protective circuit does not require a reset device, after getting an interference voltage has decreased to their peak amplitude to humiliate; the protective circuit does not draw any noteworthy quiescent current.

Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine neuartige und verbesserte Störspannungs-Schutzschaltung, bei der ein Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik im Basis kreis eines Steuertransistors liegt, der beim Einschalten einen oder mehrere Nebenscblußtransistoren leitend macht, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, daß die Nenn-Uberspannung des Geräts mit Durchbruchspannungscharakteristik minimal klein gehalten werden kann. The present invention also provides a novel and improved one Interference voltage protection circuit in which a device with breakdown voltage characteristics is in the base circle of a control transistor, one or more when switched on Makes shunt transistors conductive, the circuit being designed so that the nominal overvoltage of the device with breakdown voltage characteristic is minimally small can be held.

Die Erfindung schafft weiterhin eine Störspannungs-Schutzschaltung mit einer Zenerdiode, wodurch die Störapannungsbegrenzung über einen weiten Spannungsbereich durchgeführt werden kann, indem Zenerdioden mit verschiedenen Durchbruchspannungen verwendet werden. The invention also provides an interference voltage protection circuit with a Zener diode, which limits the interference voltage over a wide voltage range Can be done by using zener diodes with different breakdown voltages be used.

Die vorliegende Erfindung schafft weiterhin eine Störspannungs-Schutzschaltung zum Schutz elektronischer Geräte, die an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei ein Schaltkreis mit einem Transistor oder mit parallel geschalteten Transistoren im Nebenschluß zur Spannungsquelle liegt; wobei die Kollektor-Emitter-Bahn eines Steuertransistors zwischen den Kollektoren und Basiselektroden der Nebenschlußtransistoren liegt, um einen Einschaltstrom für die Nebenschlußtransistoren zu liefern; wobei ein Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik zwieeben der Basis und dem Kollektor des Steuertransistors liegt, eo daß der tteuertransistor eingeschaltet wird, wenn eine einen bestimmten Wert dberschreitende Störspannung an der Spannungsquelle auStritt und wenn das Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik in den Zustand niedriger Impedanz umschaltet, wobei die Störspannung durch die einen niedrigen Widerstand aufweisende Kollektor-Emitter-Bahn der ebenachlußtransistoren, die mit einem Strombegrenzungswiderstand in Serie liegen, abgebaut wird, um die Spitzenamplitude der Störspannung zu erniedrigen; und wobei die Transistoren und das Gerät mit Durchbruebspannungscharakteristik in einen Zustand hoher Impedanz zurückkehren, wenn die Störspannung abgebaut worden ist, so daß kein nennenswerter Ruhe strom durch die Schutzechaltung fließt. The present invention further provides an interference voltage protection circuit to protect electronic devices connected to a DC voltage source are, being a circuit with a transistor or with connected in parallel Transistors are shunted to the voltage source; where the collector-emitter path a control transistor between the collectors and bases of the shunt transistors is to provide an inrush current for the bypass transistors; whereby a device with breakdown voltage characteristics between the base and the collector of the control transistor, eo that the control transistor switched on if an interference voltage exceeds a certain value at the voltage source occurs and when the device with breakdown voltage characteristics enters the state low impedance switches, with the interference voltage through the one low Resistance collector-emitter track of the shunt transistors, which with a current limiting resistor in series, is reduced to the peak amplitude to lower the interference voltage; and wherein the transistors and the device having a breakdown voltage characteristic return to a high impedance state when the interference voltage has been released is, so that no noticeable quiescent current flows through the protective circuit.

Die Erfindung läßt sich folgendermaßen zusammenfassen: Eine Störspannungs-Schutzschaltung schdtst an eine Gleichspannungsquelle angeschlossene elektronische Geräte vor Störspannungen. Ein Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik tastet die an der Spannungsquelle auftretenden Störspannungen ab. Das Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik liegt parallel zu den Kollektor- und Basisverzweigungen eines 5teuertransistors. Eine einen bestimmten Wert überschreitende Störspannung bewirkt, daß das Gerät mit Durchbruch spannungscharakteristik in den Zustand niedriger Impedanz umschaltet und dadurch den Steuertransistor einschaltet. Der durch die KolleXtor-Emitter-Bahn des Steuertransistors fließende 8trom wird den Basiselektroden zweier parallel geschalteter Nebenschlußtransistoren als Steuerstrom zugeführt, die in den Sättigungsbereich gelangen, wenn der Steuertransistor eingeschaltet wird. Die Nebenschlußtransistoren liegen zusammen mit einem Strombegrenzungswiderstand parallel zur Spannung quelle, wobei dieter Wideretand die Störspannung abbaut, um deren Spitzenamplitude zu erniedrigen. Wenn die Nebenschlußtransistoren eingeschaltet werden, erniedrigt sich die Spannung am Steuertransistor und an dem Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik, und die Schaltungselemente werden rückgesetzt. The invention can be summarized as follows: An interference voltage protection circuit You damage electronic devices connected to a DC voltage source from interference voltages. A device with breakdown voltage characteristics scans the voltage source occurring interference voltages. The device with breakdown voltage characteristics is parallel to the collector and base branches of a control transistor. An interference voltage exceeding a certain value causes the device with Breakdown voltage characteristic switches to the low impedance state and thereby turns on the control transistor. The one through the KolleXtor-Emitter-Bahn The current flowing through the control transistor is fed into the base electrodes of two parallel-connected Shunt transistors supplied as control current, which in the Saturation range arrive when the control transistor is switched on. The shunt transistors together with a current limiting resistor are parallel to the voltage source, the resistor reducing the interference voltage in order to lower its peak amplitude. When the bypass transistors are turned on, the voltage lowers on the control transistor and on the device with breakdown voltage characteristics, and the circuit elements are reset.

Weitere Vorzüge der Erfindung ergeben aich, wie fur Pachleute ersichtlich ist, aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Schaltdiagramm einer Störspannungs-Schutzechaltung darstellt. Further advantages of the invention also result, as can be seen for tenants is, from the following description of a preferred embodiment in context with the drawing showing a circuit diagram of an interference voltage protection circuit.

Elektrische Geräte, die Halbleiterelemente enthalten, sind anfällig gegen Störspanungen, da die Halbleiterelemente durch anliegende Spannungen, die einen bestimmten Wert überschreiben, bleibend geschädigt werden Die vorliegende rfindung schafft eine Schutzschaltung für an einer Gleichspannungsquelle anliegende Halbleiterelemente, indem die Amplituden der Störspannungen erheblich erniedrigt werden. Die erfindungegemäße Stöspannungs-Schutzschaltung hat den besonderen Vorte'ilr daß sie keinen nennenswerten Ruhestrom ton der Gleichspannungsquelle zieht, da der Ruhestrom lediglich aus dem vernachlässigbar kleinen Reststrom der Halbleiterelemente der Schaltung besteht Außerdem wird die Schaltung automatisch in den nicht-leitenden Spannungsabtastzustand zurückgeschaltet, nachdem eine Störspannung zur Verringerung der Spitzenamplitude abgebaut wurde. Electrical devices that contain semiconductor elements are vulnerable against interference voltages, as the semiconductor elements by applied voltages that Overwrite a certain value, permanently damaged The present The invention creates a protective circuit for those connected to a DC voltage source Semiconductor elements by significantly reducing the amplitudes of the interference voltages will. The interference voltage protection circuit according to the invention has the particular advantage that it does not draw any significant quiescent current ton of the DC voltage source, since the Quiescent current only from the negligibly small residual current of the semiconductor elements The circuit is also made automatically in switched back to the non-conductive voltage sensing state after an interference voltage to reduce the peak amplitude.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem Halbleitergeräte oder andere elektronische Geräte (nicht dargestellt) an die Leiter 27, 29 angeschlossen sind, die zur Gleichspannungsquelle rühren (nicht dargestellt). Die Halbleitergeräte sind durch eine Schutzschaltung 15 gegen Störspannungen geschützt. Diese Schutzschaltung 15 liegt zwischen den Leitern 27, 29 und baut die an den Leitern 27, 29 auftretende Störspannung ab, eo daß deren Spitzenamplitude verringert wird. The drawing shows an embodiment of the present invention, at the semiconductor devices or other electronic devices (not shown) the conductors 27, 29 are connected, which touch the DC voltage source (not shown). The semiconductor devices are protected against interference voltages by a protective circuit 15 protected. This protective circuit 15 is located between the conductors 27, 29 and builds the on the conductors 27, 29 occurring interference voltage, eo that their peak amplitude is decreased.

Die Schutzschaltung 15 enthält ein Störspannungs abtastelement, das vorzugsweise ein Gerät mit Durchbruchspannungscharakteristik ist, etwa eine Zenerdiode 10. Durch Auswahl von Zenerdioden mit verschiedenen Zener-Durchbruohspannungen kann mittels der erfindungsgemäßen Schaltung eine Störspannungsbegrenzung über einen weiten Spannungsbereich durchgeführt werden. Hierdurch weist die Schaltung gute Anpassungsfähigkeit an verschiedene Verwendungszwecke als Schutzschaltung auf. The protection circuit 15 includes an interference voltage sensing element that is preferably a device with a breakdown voltage characteristic, such as a zener diode 10. By selecting Zener diodes with different Zener breakdown voltages by means of the circuit according to the invention, an interference voltage limitation via a wide voltage range can be carried out. As a result, the circuit has good Adaptability to different uses as a protective circuit.

Die Zenerdiode 10 befindet sich normalerweise im nichtleitenden Zustand, also im Zustand hoher Impedanz; sie liegt mit einem Widerstand 142 der 3asis-Emitter-3ahn eines Steuertransistors 12 und einem Widerstand 16 in Serie zwischen den Leitern 27, 29. Wenn eine einen bestimmten Wert überschreitende Störspannung an den Leitern 27, 29 auftritt, wird die Durchbruchspannung der Zenerdiode 10 überschritten, so daß sie in den Zustand niedriger Impedanz umschaltet. Wenn die Zenerdiode 10 im Zustand niedriger Impedanz ist, schaltet sie den Steuertransistor 12 ein. The zener diode 10 is normally in the non-conductive state, that is, in the high impedance state; it is connected to a resistor 142 of the base-emitter-3 tooth a control transistor 12 and a resistor 16 in series between the conductors 27, 29. If a certain value exceeds Interference voltage occurs on the conductors 27, 29, the breakdown voltage of the Zener diode 10 is exceeded, so that it switches to the low impedance state. When the zener diode 10 is in the low impedance state, it turns the control transistor 12 on.

Wenn der Steuertransistor 1 eingeschaltet ist, schaltet er seinerseits die flebenschluBtransistoren 22a und 22b ein, deren Kollektor-Emitter-Bahnen über zugehörige Widerstände 24a und 24b mit dem Emitter des Steuertransistors 12 und mit dem Leiter 29 verbunden sind. Der zwischen dem Emitter des Steuertransistors 12 und dem Leiter 29 liegende Widerstand 16 erzeugt eine Spannung zum Einschalten der aebenschluB-transistoren 22a und 22b. Wenn an den Xastleitungen 27, 29 eine Störspannung auftritt, bricht die Spannung der Zenerdiode zusammen und schaltet den Steuertransistor 12 ein, der seinerseits die Nebenschlußtransistoren 22a und 22b ein schaltet, wodurch eine Bahn mit niedriger Impedanz parallel zu den Leitern 27, 29 geschaffen wird. Der Strom dieser Bahn wird durch den Widerstand 14 begrenzt, so daß sie einen Sebenechluß für die Störspannung darstellt und dadurch die an die Leiter 27, 29 angeschlossenen elektronischen Geräte schützt. Der Abbau der Störspannung erfolgt parallel zu den Leitern 27, 29 durch den Wideratand 14 und durch die leitenden Transistoren 22a und 22b. When the control transistor 1 is switched on, it switches in turn the life-locking transistors 22a and 22b, whose collector-emitter tracks are over associated resistors 24a and 24b to the emitter of the control transistor 12 and are connected to the conductor 29. The one between the emitter of the control transistor 12 and the conductor 29 lying resistor 16 generates a voltage for switching on the shunt transistors 22a and 22b. If on the Xast lines 27, 29 a Interference voltage occurs, the voltage of the Zener diode breaks down and switches the control transistor 12, which in turn, the bypass transistors 22a and 22b turns on, creating a low impedance path in parallel with the conductors 27, 29 is created. The current of this path is limited by the resistor 14, so that it represents a Sebenechluß for the interference voltage and thereby to the Conductor 27, 29 protects connected electronic devices. The reduction of the interference voltage takes place parallel to the conductors 27, 29 through the resistor 14 and through the conductive ones Transistors 22a and 22b.

Die Durchbruchspannung der Zenerdiode 10 liegt vorzugsweise bei einer Spannung, die etwas höher ist als die normale Systemspannung. Es soll erwähnt werden, daß die Schutzschaltung so ausgelegt ist, daß die Zenerdiode 10 keine hohen Überspannungen auszuhalten braucht. The breakdown voltage of the Zener diode 10 is preferably one Tension that is slightly higher than that normal system voltage. It it should be mentioned that the protection circuit is designed so that the Zener diode 10 does not have to withstand high overvoltages.

Naöh dem Zusammenbruch der Spannung an der Zenerdiode 10 liegt an dieser Zenerdiode niedrige Spannung, da der Steüertransistor leitet, und zwer unabhängig von der Röhe der Stör-Spannung. Wenn der Steuertransistor 12 und die Nebenschlußtransistoren 22a und 22b eingeschaltet werden, liegt die Spannung an der Zenerdiode 10 unter der Lösch- oder Ausschaltspannung der Zenerdiode, ao daß sie nicht-leitend wird. Bs soll noch einmal erwähnt werden, daß die Transistoren 22a , 22b, der Steuertransiator 12 und die Zenerdiode 10 im nicht-leitenden Zustand nur einen vernachlässigbar kleinen Reststrom von der Spannungsquelle zehen. Die Widerstände 24g und 24b sind Ausgleichswiderstände, die dafür sorgen, daß die Transistoren 22a und 22b gleichmäßig mit Steuerstrom vom Steuertransistor 12 versorgt werden. Es könnte auch leidglich ein Nebenachlußtransistor verwendet werden, dessen Basis am Emitter des Steuertransistors 12 anliegen würde, wenn die Stromführungseigenschaften und die Stromverstärkung dieses einen Nebenschlußtransistors auftretende Störspannung in ausreichender Weise abbauen können. After the collapse of the voltage on the Zener diode 10 is present this Zener diode low voltage, because the control transistor conducts, and two independent from the roar of the disturbance voltage. When the control transistor 12 and the shunt transistors 22a and 22b are turned on, the voltage across the Zener diode 10 is below the extinction or switch-off voltage of the Zener diode, ao that it becomes non-conductive. It should be mentioned again that the transistors 22a, 22b, the control transistor 12 and the Zener diode 10 in the non-conductive state only a negligibly small one Draw residual current from the voltage source. The resistors 24g and 24b are balancing resistors, which ensure that the transistors 22a and 22b evenly with control current from Control transistor 12 are supplied. It could also be a shunt transistor are used, the base of which would be connected to the emitter of the control transistor 12, when the current carrying properties and current gain of this one shunt transistor be able to adequately reduce the interference voltage that occurs.

Obwobl die vorliegende Erfindung anhand eines speziellen Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist für-Fachleute ersichtlich, daß Änderungen und Abwendlungen vorgenommen werden können, soweit sie in den bereich der Erfindung fallen. Although the present invention is based on a special embodiment will be apparent to those skilled in the art that changes and modifications can be made insofar as they fall within the scope of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS

0 interference voltage protection circuit to connect to a DC voltage source to slit connected electronic devices against interference voltages, marked by an interference voltage scanning device (10) for scanning a particular one Interference voltage exceeding value; Load devices (14, 22a, 22b), the one inactive, non-conductive high impedance state and an active, conductive state have low impedance and are parallel to the voltage source; and control devices (12) responsive to the scanning device and the load devices accordingly switch to the active state to reduce the interference voltage when the interference voltage exceeds the specific value, 80 that thereby the peak amplitude of the interference voltage is lowered, the load device eo is designed that it is in its inactive State returns after the interference voltage has been removed.

2. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 1, characterized by a current limiting device (143, wherein the load device contains at least one transistor (22a, 22b), which with the Current limiting device (14) series collector-emitter track in one Load branch is connected in parallel to the DC voltage source.

3. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 1, characterized in that the voltage sensing device (10) is a breakdown voltage characteristic device that provides a non-conductive quiescent stood high impedance, le that no noteworthy quiescent current through the protective circuit flows, the device with breakdown voltage characteristics in a conductive Low impedance state is switched when the interference voltage exceeds the specified Value exceeds.

4. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 3, characterized by a current limiting device (14), wherein the load device contains at least one transistor (22a, 22b) with which Current limiting device (t4) in series collector-emitter track in one Load branch is connected in parallel to the DC voltage source.

5. Interference voltage protection circuit to connect to a DC voltage source to protect connected electronic devices against interference voltages by noise voltage sensing devices (10) for sensing a particular one "No exceeding interference voltage; switching devices in parallel with the DC voltage source and contain the control device (12) operated by the scanning device is controlled and accordingly creates a control signal when the interference voltage the exceeds a certain value; Load devices (14, 22a, 22b) which have an inactive, non-conductive state high impedance and an active, conductive state lower Have impedance and switched to the active state according to the control signal are to reduce an interference voltage exceeding the certain value, so that whose peak amplitude is decreased, the control device and the load device are designed to return to their inactive state after the Interference voltage has been reduced.

6. Interference voltage protection circuit for the protection of electronic devices according to claim A characterized by a current limiting device (14), wherein the load device contains at least one Tran d tor (22a, 22b), which with the Current limiting device (14) series collector-emitter B @ hn in one Load two is connected in parallel to the DC voltage source.

7. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 5, characterized in that the interference voltage sensing device (10) is a device with a breakdown voltage characteristic so that no quiescent current flows through the protective circuit, whereby the device with breakdown voltage characteristics is switched to the conductive state of low impedance when the interference voltage exceeds the specified value.

8. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 7, characterized by a current limiting device (14), wherein the load device contains at least one transistor (22a, 22b), which with the Current limiting device (t4) series collector-emitter track in one Load branch is connected in parallel to the DC voltage source.

9. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 7, characterized in that the device (10) has a breakdown voltage characteristic is a bipolar device and that the control device is a transistor (12), its base on one terminal of the device and its collector on the other Terminal of the device with breakdown voltage characteristic is present.

10, Interference voltage protection circuit to protect electronic equipment according to claim 9, characterized by a current limiting device (14), wherein the load device contains at least one transistor (22a, 22b) whose with the Current limiting device (14) series collector-emitter track in one Load branch is connected in parallel to the DC voltage source and its base with de emitter of the control transistor is connected.

11. Interference voltage protection circuit for the protection of electronic devices, to a DC voltage source provided with a first and a second terminal are connected, characterized by a first resistance element (14) which is connected to the first terminal of the voltage source is applied; a control transistor (12) whose Collector-emitter path is in series with the first resistor element; a second Contradictory element (16) between the emitter of the control transistor and the second terminal of the voltage source is located; a two-pole device (10) with breakdown voltage characteristics, which is between the collector and the base of the control transistor; at least a release transistor (2a, 22b) whose collector XAit is the collector of the control transistor, its emitter to the second terminal of the DC voltage source and its base connected to the emitter of the control transistor via a low resistance branch is; the device with breakdown voltage characteristics, the control transistor and the load transistors have an inactive, non-conductive state with a high I.spedance and have an active, conductive low impedance state and in their active state be switched in parallel to an interference voltage exceeding the specific value to dismantle the first and second terminals so that the peak amplitude of the Interference voltage is lowered; the device with breakdown voltage characteristic, the control transistor and the load transistor are triggered so that they are in their inactive Return to the state when the interference voltage has been removed.

12. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 11, characterized in that the device has a breakdown voltage characteristic is a zener diode.

13. Interference voltage protection circuit for the protection of electronic devices according to claim 11, characterized in that two or more load transistors (22a, 22b) are connected in parallel to one another, with their base electrodes via balancing resistors (24a, 24b) are applied to the emitter of the control transistor.

14. Interference voltage protection circuit to protect electronic devices according to claim 13, characterized in that the device has a breakdown voltage characteristic is a zener diode.

L e r s e i t e