DE3707973A1 - Stromversorgungseinrichtung mit ueberspannungsschutzschaltung - Google Patents
Stromversorgungseinrichtung mit ueberspannungsschutzschaltungInfo
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- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/20—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
- H02H3/202—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage for dc systems
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung
mit Überspannungsschutzschaltung und einem Signalübertra
gungselement. Überhöhte Spannungen am Ausgang können vie
lerlei Ursachen haben. Beispielsweise zu hohe Eingangs
spannung, Störungen bzw. Defekte der Regelschaltung. Zum
Schutz der angeschlossenen Verbraucher werden Stromver
sorgungseinrichtungen mit Überspannungsschutzschaltungen
ausgestattet, die bei Auftreten einer sekundärseitigen
Überspannung ansprechen und die Ausgangsspannung mittels
auf der Primärseite befindlichen Stellgliedern abschalten
oder zumindest verringern. Ist aus Sicherheitsgründen ei
ne galvanische Trennung von Primär- und Sekundärkreis er
forderlich, so muß zur Übertragung der Steuersignale vom
sekundärseitigen Überspannungsdetektor an die primärsei
tige Regelschaltung ein Signalübertragungselement mit
galvanisch getrennten Ein- und Ausgängen verwendet wer
den. Als Signalübertragungselement eignet sich hierfür
insbesondere ein Optokoppler.
Werden mit einer Stromversorgungseinrichtung mehrere Aus
gangsspannungen erzeugt und sollen die daran angeschlos
senen Verbraucher gegen Überspannungen geschützt werden,
so ist, insbesondere wenn diese Ausgangsspannungen gegen
über einem Bezugspotential unterschiedliche Polaritäten
aufweisen, für jede zu überwachende Ausgangsspannung eine
eigene Überwachungsschaltung vorzusehen. Die hierfür er
forderlichen Signalübertragungselemente sind aber wegen
der geforderten galvanischen Trennung im Vergleich zu den
anderen benötigten Bauelementen relativ teuer. Die Kosten
steigen zudem überproportional zur gewählten Isolations
spannung an. Darüber hinaus wird durch jedes zusätzliche
Signalübertragungselement die Zuverlässigkeit der galva
nischen Trennung herabgesetzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, für
eine Stromversorgungseinrichtung der eingangs erwähnten
Art, welche Ausgangsspannungen unterschiedlicher Polari
tät abgibt, für jede Ausgangsspannung einen Überspan
nungsschutz vorzusehen und den Schaltungsaufwand, insbe
sondere die Anzahl der erforderlichen Signalübertragungs
elemente, möglichst gering zu halten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltungs
anordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei dieser Lösung wird
auch bei einer Vielzahl zu überwachender Spannungen nur
ein Signalübertragungselement benötigt. Die zwei zusätz
lich erforderlichen Dioden sind wesentlich kostengünsti
ger als die eingesparten Signalübertragungselemente und
benötigen zudem weniger Montageplatz. Da nur noch ein
Signalübertragungselement benötigt wird, wird auch die
Anzahl der Schwachstellen für die galvanische Trennung
auf ein Minimum begrenzt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der beige
fügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert und beschrieben:
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stromversor
gungseinrichtung, bei der eine positive und eine negative
Ausgangsspannung überwacht wird.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stromversor
gungseinrichtung, bei der sowohl drei positive und drei
negative Ausgangsspannungen überwacht werden als auch die
Ansprechempfindlichkeit der Überspannungsschutzschaltung
verbessert ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel lie
fert eine Stromversorgungseinrichtung 9 eine gegenüber
Bezugspotential positive Ausgangsspannung U 1 und eine,
gegenüber diesem Bezugspotential negative Ausgangsspan
nung U 4. An die Ausgangsspannung U 1 ist die Kathode einer
Zenerdiode 11, an die Ausgangsspannung U 4 ist die Anode
einer Zenerdiode 14 angeschlossen. Zwischen der Kathode
der Zenerdiode 11 und der Anode der Zenerdiode 14 liegt
eine Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand 6 und einer
Leuchtdiode 51 eines Optokopplers 5. Die Leuchtdiode 51
ist so geschaltet, daß ihre Kathode mit der Kathode der
Zenerdiode 14 verbunden ist. Der Optokoppler 5 ist derart
mit einer Wirkeinrichtung der Stromversorgungseinrich
tung 1 verbunden, daß bei emittierender Leuchtdiode 51
durch den in der Fotodiode 52 hervorgerufenen Fotostrom
die Ausgangsspannungen der Stromversorgungseinrichtung 9
zurückgeregelt oder ganz abgeschaltet werden. Dies kann
zum Beispiel bei einer impulsbreitengesteuerten Strom
versorgungseinrichtung durch Verringerung der Steuerim
pulsbreiten bewirkt werden. In Reihe zur Zenerdiode 11
liegt eine erste Diode 3, deren Anode mit Bezugspoten
tial OV verbunden ist. Zwischen der Kathode der Leuchtdi
ode 51 und dem Bezugspotential liegt in Reihe zur Zener
diode 11 eine zweite Diode 4, deren Kathode mit dem Be
zugspotential verbunden ist.
Die Summe aus der Zenerspannung der Zenerdiode 11, der
Flußspannung der Diode 4 und der Flußspannung der Leucht
diode 51 muß gleich der Spannung sein, bei der die Span
nungsbegrenzung für die Ausgangsspannung U 1 einsetzen
soll. Für die Zenerspannung der Zenerdiode 14 gilt das
Entsprechende. Im Normalbetrieb, wenn keine Überspannun
gen auf den Ausgängen vorhanden sind, sind die Zenerdio
den durch die angegebene Dimensionierung im Sperrzustand
betrieben. Es fließen nur Restströme der Dioden, die so
gering sind, daß die Leuchtdiode 51 nicht emittiert.
Tritt am Ausgang mit der positiven Ausgangsspannung U 1
eine Überspannung auf, so wird die Zenerdiode 11 lei
tend. Der Strom durch die Zenerdiode fließt über den Vor
widerstand 6, über die Leuchtdiode 51 des Optokopplers 5
und die Diode 4 zum Bezugspotential OV. Der Vorwider
stand 6 ist so bemessen, daß der durch die Leuchtdiode 51
fließende Strom zur Lichtemission ausreicht und dadurch
die Spannungsbegrenzungsschaltung der Stromversorgungs
einrichtung 9 zum Ansprechen bringt, andererseits aber
kein zu hoher Strom auftritt.
Tritt hingegen die Überspannung am Ausgang mit der Aus
gangsspannung U 4 auf, so fließt der Strom vom Bezugspo
tential über die Diode 3, den Vorwiderstand 6, die
Leuchtdiode des Optokopplers 51, und über die Zenerdio
de 21 zu der Ausgangsspannung U 4. Im Falle einer Über
spannung auf beiden Ausgängen fließt der Strom vom Aus
gang der Ausgangsspannung U 4 über die Zenerdiode 11, den
Vorwiderstand 6, die Leuchtdiode 51 und nun über die Ze
nerdiode 14 zum Ausgang der Ausgangsspannung U 4, wobei
wiederum bei ausreichendem Strom die Leuchtdiode 51 zum
Emittieren angeregt wird.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Stromver
sorgungseinrichtung, bei der neben der Ausgangsspan
nung U 1 bzw. U 4 noch weitere Ausgangsspannungen U 2, U 3
bzw. U 5, U 6 der jeweils gleichen Polarität zu überwachen
sind. Hierzu werden jeweils weitere Zenerdioden 12 und 13
mit ihren Anoden jeweils mit den Ausgängen der zu überwa
chenden positiven Ausgangsspannungen U 2 und U 3 sowie mit
ihrer Kathode mit der Kathode der Zenerdiode 11 verbun
den. Jeweils weitere Zenerdioden 15 und 16 werden mit ih
ren Anoden mit der Anode der Zenerdiode 14 sowie mit ih
ren Kathoden jeweils mit den Ausgängen der zu überwachen
den Ausgangsspannungen U 5 und U 6 verbunden. Würde nun
aber zum Beispiel die Ausgangsspannung U 1 eine Überspan
nung aufweisen, so wäre die Zenerdiode 11 in Sperrich
tung, die Zenerdioden 12 und 13 zur Zenerdiode 11 jedoch
in Flußrichtung gepolt. Je nach Höhe der Überspannung und
den Ausgangsspannungen U 2 bzw. U 4 würde ein unter Umstän
den nicht unbeachtlicher Anteil des durch die Zenerdio
de 11 fließenden Stroms durch die Zenerdioden 12 bzw. 13
fließen, so daß der verbleibende, durch die Leuchtdio
de 51 fließende Strom nicht mehr ausreichend sein kann,
um die Überspannungsschutzschaltung ansprechen zu las
sen. Als Gegenmaßnahme ist deshalb zu jeder Zenerdio
de 11, 12, 13, 14, 15, 16 jeweils eine Entkopplungsdio
de 21, 22, 23, 24, 25, 26 in Reihe zu schalten. Die Ent
kopplungsdioden müssen gegenüber den Zenerdioden, mit de
nen sie jeweils in Reihe geschaltet sind, entgegengesetz
te Polung aufweisen. Auf diese Weise verhindern die Ent
kopplungsdioden eine Beeinflussung der anderen Ausgangs
spannungen gleicher Polarität. Die Zenerdioden, die in
Reihe mit Entkopplungsdioden liegen, sind aber um den Be
trag der Flußspannung der vorgeschalteten Entkopplungsdi
ode entsprechend niedriger zu dimensionieren.
Für einige Anwendungen kann die Ansprechgenauigkeit einer
Überspannungsüberwachungsschaltung mittels Zenerdiode zu
gering sein. In Fig. 2 ist an einer gegenüber dem Bezugs
potential OV positiven Spannung ein Anschluß eines zwei
ten Widerstandes 7 angeschlossen, dessen anderer Anschluß
mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Entkopplungsdio
den 21, 22, 23 verbunden ist. Ebenso wird an einer belie
bigen, gegenüber dem Bezugspotential OV negativen Span
nung ein Anschluß des Widerstandes 8 angeschlossen, des
sen anderer Anschluß mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt
der Anoden der Entkopplungsdioden 24, 25, 26 verbunden
ist. Die eingefügten Widerstände sind so bemessen, daß
bereits ohne Überspannung ein Vorstrom durch die Zenerdi
oden fließt, wodurch der dynamische Innenwiderstand der
Zenerdioden verringert wird. Die Wirkungsweise des Über
spannungsschutzes ist im übrigen dieselbe wie im ersten
Ausführungsbeispiel. Insgesamt jedoch wird durch die bei
den zusätzlichen Widerstände die Ansprechgenauigkeit der
Überspannungsschutzschaltung entscheidend verbessert.
Claims (6)
1. Stromversorgungseinrichtung mit Überspannungsschutz
schaltung und einem Signalübertragungselement dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Bezugspotential (OV) und
einer gegenüber diesem Bezugspotential positiven Span
nung (U 1) sowie einer gegenüber diesem Bezugspotential
negativen Spannung (U 4), jeweils eine Reihenschaltung
aus einer Zenerdiode (11 bzw. 14) und einer Diode (3
bzw. 4) angeordnet ist, und daß zwischen den Verbin
dungspunkten von Zenerdiode und Diode der beiden Rei
henschaltungen das Signalübertragungselement (5) ein
geschaltet ist.
2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß für jede weitere Ausgangsspan
nung (U 2, U 3, U 5, U 6) eine weitere Zenerdiode (12,
13, 15, 16) je nach Polarität dieser Ausgangsspannung
zwischen einem der beiden Verbindungspunkte von Zener
diode und Diode der beiden Reihenschaltungen und die
ser Ausgangsspannung geschaltet wird, wobei in Reihe
zu den Zenerdioden Entkopplungsdio
den (21, 22, 23, 24, 25, 26) eingefügt sind.
3. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorangegan
genen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ze
nerdioden in Sperrichtung vorgespannt sind.
4. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den Verbindungspunkten der beiden Reihenschaltungen
und einem Spannungspotential, welches die entgegenge
setzte Polarität zu den Ausgangsspannungen, mit wel
chen die Zenerdioden des betreffenden Verbindungspunk
tes verbunden sind, aufweist, jeweils ein Widerstand
(7 bzw. 8) geschaltet ist.
5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sig
nalübertragungselement (5) ausgangsseitig mit einer
Wirkeinrichtung des Eingangskreises der Stromversor
gungseinrichtung (9) derart verbunden ist, daß bei an
liegendem Eingangssignal am Signalübertragungselement
(5) die Ausgangsspannungen abgeschaltet oder zumindest
verringert werden.
6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sig
nalübertragungselement (5) ein Optokoppler ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873707973 DE3707973A1 (de) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Stromversorgungseinrichtung mit ueberspannungsschutzschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873707973 DE3707973A1 (de) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Stromversorgungseinrichtung mit ueberspannungsschutzschaltung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3707973A1 true DE3707973A1 (de) | 1988-09-22 |
DE3707973C2 DE3707973C2 (de) | 1992-04-02 |
Family
ID=6322873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873707973 Granted DE3707973A1 (de) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | Stromversorgungseinrichtung mit ueberspannungsschutzschaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3707973A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0409327A2 (de) * | 1989-07-18 | 1991-01-23 | Philips Patentverwaltung GmbH | Stromversorgungseinrichtung mit Gleichspannungsüberwachungsschaltung |
EP0416510A2 (de) * | 1989-09-06 | 1991-03-13 | Hitachi, Ltd. | Schaltungsanordnung für Gleichstromenergieversorgung |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
DD203438A1 (de) * | 1981-12-30 | 1983-10-19 | Wolfgang Clauss | Schaltungsanordnung fuer den ueberspannungsschutz in geregelten schaltnetzteilen |
-
1987
- 1987-03-12 DE DE19873707973 patent/DE3707973A1/de active Granted
Patent Citations (1)
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EP0409327A3 (en) * | 1989-07-18 | 1992-01-15 | Philips Patentverwaltung Gmbh | Power supply with dc-voltage monitoring circuit |
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EP0416510A3 (en) * | 1989-09-06 | 1992-04-08 | Hitachi, Ltd. | Dc power supply circuit arrangement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3707973C2 (de) | 1992-04-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |