DE2832766A1 - Vorrichtung zum schutz einer elektrischen schaltungsanordnung gegen stoerimpulse - Google Patents

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Folgende Maßnahmen zur Beseitigung von Störimpulsen sind bekannt: a) Träge Störvimpulse (Spannungsanstiegszeit größer als 5 Mikrosekunden) werden durch Spannungsstabilisierungsschaltungen aufgefangen, wie sie z.B. aus dem Buch 'tHalbleiterschaltungstechnik, Tietze-Schenk, 2. Auflage, 1971, Seiten 330 ff", bekannt sind. Die Wirkung beruht darauf, daß bei einem Spannungsanstieg der Eingangs-Widerstand erhöht und dadurch die zu versorgende Elektronik geschützt wird. Auf schnelle Störimpulse reagiert eine solche Spannungsstabilisierungsschaltung träge, d.h., die Geschwindigkeit der Widerstandserhöhung reicht nicht aus, um einen Spannungsanstieg an der zu versorgenden Elektronik zu vermeiden.
• b) Weiterhin sind passive Speicher-Bausteine (RC-Glieder, LC-Glieder) aus demselben Buch, Seite 577, bekannt. Diese wer-- den am Eingang der zu schützenden Elektronik angebracht, um den zeitlichen Verlauf der Störspannung zu glätten.
• Da die Störenergie bei dieser Methode zum größten Teil gespeichert wird, ist der Störschutz durch das Speichervermögen eines solchen Entstörglieds begrenzt. Man benötigt daher, insbesondere für energiereiche Störimpulse, hohe Widerstands-, Induktivitäts- und Kapazitäts-Werte. Dies führt jedoch zu voluminösen und teuren Entstörgliedern.
• Da bei RC-Gliedern zudem das R-Glied im Strompfad des zu schützenden Kreises liegen muß, sinkt die Versorgungsspannung durch den entstehenden Spannungsabfall.
• c) Schließlich sind noch Z-Dioden zur Entstörung bekannt, um Störimpulse, deren Amplitude den höchsten Normalwert der Eingangsspannung überschreitet, nach Masse abzuleiten.
• Schnelle Impulse bleiben jedoch bis zu diesem höchsten Normalwert der Eingangsspannung unbeeinträchtigt und liegen für einige Mikrosekunden an der zu schützenden Elektronik an.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie bereits in weniger als 50 nsec wirksam auf einen Störimpuls anspricht. Die Ansprechschwelle wird ebenfalls schnell erreicht, da der Transistor über das RC-Glied sofort stromleitend gesteuert wird (z.B. schon bei Störimpuls-Amplituden größer als 1 Volt). Das Entstörglied zeichnet sich durch große Einfachheit und Wirksamkeit aus und kann leicht als additives Entstörglied z.B. eingangsseitig an Spannungsstabilisierungsschaltungen angebracht werden.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, zum Schutz gegen falsche Spannungspolung eine Diode in eine Stromzuführungsleitung zu schalten, wobei vorzugsweise die Diode zwischen einen Anschluß des RC-Glieds und einen Anschluß des Transistors geschaltet ist.
• Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Beschreibung der Erfindung Bei dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine zu entstörende Spannungsquelle an eine positive Klemme 10 und eine negative Klemme 11 angelegt. Die Klemmen 10, 11 sind über die Reihenschaltung eines Kondensators 12 mit einem Widerstand 13 miteinander verbunden.
• Der Widerstand 13 ist durch die Basis-Emitter-Strecke eines npn-Transistors 14 überbrückt. Die Klemme 10 ist über eine Verpolschutz-Diode 15 an den Kollektor des Transistors 14 angeschlossen. An eine beliebige elektrische Schaltungsanordnung 16 ist von der Klemme 10 aus über die Diode 15 ein positives Versorgungspotential und von der Klemme 11 aus ein negatives Versorgungspotential angelegt.
• Ist die zwischen den Klemmen 10 und 11 anliegende Spannung konstant, so fließt über den Kondensator 12 kein Strom und der Transistor 14 ist gesperrt. Steigt die Spannung an der Klemme 10 an, so fließt ein Strom über den Kondensator 12, der den Transistor 14 stromleitend steuert. Über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 14 wird dadurch der Störimpuls kurzgeschlossen. Ein schneller npn-Transistor, der für die beschriebene Schaltung geeignet ist, ist z.B.
• der handelsübliche Transistor BFX 34. Steile Störimpuls-Flanken belasten die Störquelle kurzzzeitig und kräftig.
• Da diese Entstörvorrichtung für länger andauernde Störsignale nicht geeignet ist, müssen danach konventionelle Störschutz-Methoden, wie z.B. eine Stabilisierungsschaltung, den weiteren Schutz der elektronischen Schaltungsanordnung 16 übernehmen. Treten ausschließlich kurzzeitig anliegende Störimpulse auf, so ist die beschriebene Schaltung als Störschutz ausreichend.
• Je größer die Ausgangsimpedanz der Störquelle ist, desto effektiver arbeitet die Schaltung. Dabei ist jedoch zu beachten, daß bei sehr schnellen Anstiegs-Flanken etwaiger Störungen (kleiner al-s 100 nsec) die charakteristische Impedanz der Zuleitung für die Effektivität der Schaltung maRgeblich ist. Z.B. reicht ein Meter Koaxialkabel aus, um eine niederohmige Störquelle effektiv als eine 50 Ohm-Quelle erscheinen zu lassen.
• Anstelle eines npn-Transistors kann zur Realisierung der Erfindung prinzipiell auch ein pnp-Transistor Verwendung finden. In diesem Falle müßten die Bauteile 12, 13 untereinander vertauscht werden.

Claims (3)

1. Ansprüche 9 Vorrichtung zum Schutz einer elektrischen Schaltungsanordnung gegen Störimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromzuführungsleitungen zur elektrischen Schaltungsanordnung (16) durch die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors (Ilt) miteinander verbunden sind, wobei die Basis des Transistors (14) über ein RC-Glied (12, 13) durch die zu entstörende Spannung steuerbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz gegen falsche Spannungspolung eine Diode (15) in eine Stromzuführungsleitung geschaltet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (15) zwischen einen Anschluß des RC-Gliedes (12, 13) und einen Anschluß des Transistors (14) geschaltet ist.