DE3123067A1

DE3123067A1 - "ueberspannungsschutzschaltung zum schutz einer elektronischen einrichtung"

Info

Publication number: DE3123067A1
Application number: DE19813123067
Authority: DE
Inventors: Ulf 72339 Västerås Ullin
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1981-06-11
Publication date: 1982-03-11
Also published as: US4347475A; JPS5734728A; SE422131B; SE8004603L

Description

Überspannungsschutzschaltung zum Schutz einer elektronischen Einrichtung

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsschutzschalter zum Schutz einer elektronischen Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1„ Insbesondere dient die Überspannungsschutzschaltung zum Schutz einer fahrzeuggebundenen elektronischen Einrichtungο

Die zur Zeit verwendeten elektronischen Einrichtungen vertragen nur ca» 40 V, was normalerweise keine großen Probleme verursacht» Wenn man jedoch beispielsweise elektronische Bausteine an eine feste Batterie oder dergleichen anschließt, kann es geschehen, daß sich während des Betriebes einer der Kabelanschlüsse löst, wodurch Transienten (vorübergehende Überspannungen) mit einem in diesem Zusammenhange zu hohen Energieinhalt ausgelöst werden» Die elektronische Einrichtung muß daher in geeigneter Weise gegen diese Transienten geschützt werden. Außerdem soll die elektronische Einrichtung möglichst wenig Platz beanspruchen, damit sie auf kleinem Raum untergebracht werden kann, was beispielsweise bei Fahrzeugen sehr wichtig ist„

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Ti Inner bekannte Lösungen ähnlicher Probleme sind für die vorstehend beschriebenen Fälle, in denen der Energieinhalt der Transienten sehr groß ist, nicht anwendbar. Bei anderen Lösungen liegt das Spannungsniveau zu hoch, um elektronische Einrichtungen wirkungsvoll schützen zu können.{Der vorstehenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutz schaltung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der elektronische Einrichtungen unter den oben genannten Bedingungen wirkungsvoll geschützt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Überspannungsschutzschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Überspannungsschutzschaltung nach der Erfindung stellt einen wirkungsvollen, anpassungsfähigen und billigen Schutz für elektronische Einrichtungen dar. Die Überspannungsschutzschaltung nach der Erfindung gestattet eine Steuerung der Ausgangsspannung innerhalb sehr enger Grenzen, ohne daß eine Störung verursacht wird, wenn die Spannung des Eingangssignals auf normalem Niveau liegt. Dank der geringen Anzahl seiner Schaltungselemente ist die Schutzanordnung nach der Erfindung sehr anpassungsfähig, billig in ihrer Herstellung und klein in ihren räumlichen Abmessungen.

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Um eine Transiente von 200 V, 200 Ws und einer Zeitdauer von 0,3 s aufnehmen zu können₉ können die Komponenten beispielsweise wie folgt bemessen werden? R1 = 4,711» 10W; R2 = 100X2., 1/2 W;- R3 = Varistor 4? V₉ 200 Ws; R4 = Varistor 33 V₉- 1,2 Ws; V1 = Transistor 2N 3055ο

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden„ Es zeigen Figur 1 den Aufbau einer Überspannungsschutzschaltung

gemäß der Erfindung,
Figur 2 den Verlauf verschiedener in der Schutzschaltung auftretender Spannungen bei der Verarbeitung einer Transienten«,

In der Überspannungsschutzschaltung gemäß Figur 1 liegt die Speisespannung U_Q an einem Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand R1 und dem Varistor R3. In Fällen, in denen der Varistor R3 den Energieinhalt aller eventuell auftretender Transienten aufzunehmen vermag, kann auf den Widerstand R1 verzichtet werden$ da dessen einzige Aufgabe im Verbrauch eines Teils der Energie besteht» Die Spannung am Varistor R3 wird dem Eingang eines Transistors V1 zugeführt. Außerdem wird diese Spannung nochmals durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand R2 und einem spannungsbegrenzenden Element R4 geteiltο Bei dem Element R4 kann es sich beispielsweise um einen Varistor oder um eine Zenerdiode handeln» Der Widerstand 112 ist so bemessen, daß der Transistor VI mit einem möglichst niedrigen Spannungsfall leitet und das Element R4 gegen zu

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hohen Strom/zu hohe Spannung geschützt wird. Die Spannung zwischen R4 und R2 liegt an der Basis des Transistors V1 und steuert somit das Ausgangssignal U, der Überspannungsschutzschaltung.

Figur 2a zeigt die Spannung U_Q, also das Eingangssignal der Überspannungsschutzschaltung. Zum Zeitpunkt t_Q tritt eine Transiente mit einer Dauer von ca. 0,3 s und mit U₀ von

Umax

über 200 V auf. Figur 2b zeigt die Spannung IL·, also die Spannung zwischen den Spannungsteilerelementen R1 und R3. Diese Spannung ist von der hohen Spannungsspitze der Transienten befreit und erreicht etwa 90 V. Figur 2c zeigt die Spannung Up zwischen den Elementen R2 und R4, welche etwa den Wert der Ausgangsspannung U^ hat. Wie man erkennt, liegt diese Spannung während des ganzen Zeitablaufes unter 40 V, welches der kritische Wert für die zu schützende elektronische Einrichtung ist. Dieser Wert kann natürlich nach Bedarf variiert werden durch Änderung der Bemessung der Schaltungselemente. Das normale Niveau der Speisespannung beträgt 24 V; es kann jedoch auch bei Normalbetrieb in dem Bereich zwischen 18 und 32 V variieren. Die Überspannungsschutzschaltung muß also innerhalb eines außerordentlich engen Bereiches funktionstüchtig sein. Die Spannung muß also unter 40 V abgesenkt werden, jedoch dürfen die Eingangssignale, die 32 V oder weniger betragen, nicht gestört werden. Bei diesen Werten handelt es sich nur um Beispiele. Sie können selbstverständlich an andere elektronische Einrichtungen und Speisespannungen angepaßt werden.

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Claims

Patentansprüche

ο Überspannungsschutzschaltung zum Schutz einer elektronischen Einrichtung gegen Transienten mit hohem Energieinhalt mit einem parallel zum Eingangssignal liegenden Varistor (R3), dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Varistor (R3) ein spannungsteilendes Glied liegt, das aus einem Widerstand (R2) und einem spannungsbegrenzenden Element (R4) besteht, wobei die Spannung zwischen dem Widerstand (R2) und dem Varistor (R3) das Eingangssignal eines Transistors (V1) bildet, daß die Spannung zwischen dem Widerstand (R2) und dem spannungsbegrenzenden Element (R4) an die Basis des Transistors (V1) angeschlossen ist, und daß die Schaltung so bemessen ist, daß das Ausgangssignal des Transistors (V1)j welches das Ausgangssignal der Überspannungsschutzschaltung bildet, praktisch gleich dem Eingangssignal des Transistors ist, solange die Spannung des Eingangssignals unter einem vorbestimmten Wert liegt, während beim Überschreiten dieses Wertes das Ausgangssignal des Transistors derart gedrosselt wird, daß die Spannung des Ausgangs signals den genannten vorbestimmten Wert nicht übersteigt.

ο Überspannungsschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (R1) in Reihe mit dem Varistor (R3) geschaltet ist.

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3. Überspannungsschutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das spannungsbegrenzende Element (R4) ein Varistor ist.

4. Überspannungsschutzschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Ausgang der Überspannungsschutzschaltung ein Kondensator (C1) liegt.