FI98255C - Ylijännitesuojaus - Google Patents

Description

* 98255

YLIJÄNNITESUOJAUS

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan 5 mukainen menetelmä Input/Output - piirien suojaamiseksi ylijän-nitteiltä sekä patenttivaatimuksen 6 johdanto-osan mukainen laitteisto.

Ylijännitteitä esiintyy aina silloin tällöin ja ne aiheuttavat 10 vahinkoa herkästi rikkoutuvaan I/O- elektroniikkaan. Ι/0-jännit-teet ovat noin 0...32V suuruisia. Jos esimerkiksi verkkojännite (230V, 50 Hz) pääsee I/O nastaan, rikkoutuu tavanomainen I/O

elektroniikka käyttökelvottomaksi. Tämä aiheuttaa vaikeuksia huollon kannalta sekä lisää kustannuksia. Salamasuojauksia ja 15 hetkellisiä ylijännitteitä vastaan on olemassa erilaisia komponentteja, kuten varistorit, ylijännitezenerit. Jos 230V syötetään suoraan elektroniikkapiiriin, niin edellä mainitut komponentit eivät kestä. Asentajan tehdessä virheen, niin silloin saattaa 230V päästä matalajännitepiireihin, josta edelleen 20 seuraa laitteiden rikkoutumisia ja turvallisuusriskejä. Komponentit eivät kestä 230V:n jännitettä ja energian sietokyky on näillä hyvin rajoitettu.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edelläesitetyt epäkoh-25 dat. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa sekä kek-sinnönmukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön muut edulliset sovellutusmuodot on esitetty muissa patenttivaa-30 timuksissa.

Keksinnön mukainen suojausmenetelmä suojaa vikatilanteen syntyessä ylijännitteen pääsyn herkästi rikkoutuvaan I/O-elektroniik-kaan. Tässä suojaussysteemissä jännite I/O - nastassa ei pääse 35 ylittämään sallittuja arvoja. Keksinnöllä saavutetaan seuraavia etuja: ei muuta I/O - eletroniikan toimintapisteitä, eikä myöskään muita I/O - elektroniikan viiveitä eikä impedansseja 2 98255 yksinkertaiset I/O - linjat halpa, kun I/O - linjoja on paljon sallii suuret tiedonsiirtonopeudet suodattaa radiotaajuisia häiriöitä 5 - ei tarvita suotimia voidaan lisätä optiona myös vanhoihin hisseihin, jolloin vanhat kytkennät voidaan jälkeenpäin suojata

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin 10 avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, jotka esittävät suojapiirin toimintaa.

Kuvio 1 esittää suojapiirin toimintaa.

Kuvio 2 esittää diodisiltaa, jolla korvataan seuraavat diodit 15 V1N,V2N,VIP ja V2P.

Kuvio 1 esittää suojapiirin toimintaa. Ylijännitesuojapiirin laitteistoon kuuluu elektroniikkapiiriin kuuluva nasta 1/01, josta lähtee virtatie 1. Tähän johtimeen on kytketty diodi V1N, 20 jonka anodi on kytketty maahan. Virtatie 1 menee edelleen elektroniikkaosaan 5. Toisen diodin VIP anodi on kytketty myös tähän virtatie Itseen. Virta ip kulkee virtatietä 1 pitkin ensimmäisen diodin VIP:n kautta edelleen virtatietä 2 pitkin nastan 3 kautta piiriin 4, joka on yhteinen kaikille I/O piireille ja tässä 25 piirissä kondensaattoriin Cl, joka on kytketty rinnan kondensaattorin C2:n kanssa. Nämä molemmat on kytketty maahan. Kondensaattori Cl on kytketty rinnan myös tyristorin Tl kanssa, jonka hilaan on kytketty vastus R2. Tämä on edelleen kytketty vastuksen Rl:n kautta maahan sekä zenerdiodin Zl:n ja nastan 3 kautta 30 johtimeen 2. Virtalähde +Vs on liitetty vastuksen R3 kautta nastaan 3. Viivepiiriin kuuluva ensimmäinen kondensaattori Cl ja sen rinnalle kytketty tyristori, jonka liipaisupiiri on Zenerdiodin Z1 välityksellä yhdistetty nastaan 3. * 35 Kuvio 2 esittää diodisiltaa, jolla voidaan korvata kuviossa 1 olevat diodit V1N,V2N,V1P ja V2P. Diodisilta on yleisesti tunnettu kytkentä.

98255 3

Verkkojännite VAC on valtakunnan verkosta saatava jännite, joka toimii kojetauluissa energialähteenä. Vikatilanteessa voi verk-kojännite VAC päästä kosketuksiin I/O - linjan kanssa. Jos verk-kojännite VAC on vikahetkellä negatiivinen, niin siitä seuraa, 5 että virta ip kulkee virtatietä 1, joka alkaa nastasta 1/01 V1N kautta maahan jolloin VAC-lähteen sulake palaa. Tämä sulake on kojetaulun yhteinen sähkönsyöttösulake ja sijaitsee erotusmuun-tajan toisiossa. Jos verkkojännite VAC on vikahetkellä positiivinen, niin siitä seuraa, että virta ip kulkee virtatietä 1 10 pitkin toisen diodin VIP kautta edelleen virtatietä 2 pitkin nastaan 3 ja sen kautta piirin 4 kondensaattoriin Cl. Cl on normaalitilanteessa latautunut +Vs arvoon vastuksen R3 kautta. +Vs on jännitelähde (24V) ja sen tehtävä on pitää suojan lau-kaisuraja taulun syötön yläpuolella. Virta ip lataa kondensaat-15 toria Cl, kunnes jännite VC1 ylittää zenerdiodin Z1 liipaisuar-von. VC1 on jännite, johon kondensaattori Cl voi varautua ennenkuin tyristori syttyy ja purkaa kondensaattorit Cl ja C2. Kun liipaisuarvo ylittyy, niin tyristorin Tl hilalle ohjautuu vastuksen R2:n kautta virta. Tämä kytkee tyristorin Tl johtavaksi. 20 Virta ip kulkee tyristorin Tl kautta, kunnes VAC-lähteen sulake palaa. Vastus Rl, joka on kytketty maahan, estää häiriösytytykset. Vastus Rl on kytketty tyristorin Tl hilan ja katodin väliin, jolloin sen tarkoituksena on alentaa hilapiirin impedanssia ja johtaa tarkoituksettomat häiriöenergiat hilan ohi kato-25 dille, jolloin hilan jännite ei nouse liipaisutasolle asti. Kondensaattori C2, joka on kytketty rinnan kondensaattorin Cl kanssa vastaanottaa nopeat häiriöpiikit. Diodit V1N-VNN ja V1P-VNP sekä tyristori Tl on mitoitettava VAC-lähteen sulakkeen sulamisarvoa suuremmaksi. Virtateiden 1 ja 2 kautta kulkevalla 30 virralla aiheutetaan suojalaitteen laukeaminen. I/O -linjoja , voidaan kytkeä rajattomasti.

' Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutus- muodot eivät rajoitu yksinomaan edelläesitettyihin esimerkkei-35 hin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi tyristori voidaan korvata triakilla, transistorilla, GTO-tyristorilla tai IGBT-transisto-reilla.

Claims (7)

98255

1. Menetelmä I/O - elektroniikkapiirin suojaamiseksi ylijän-5 nitteiltä, jossa menetelmässä I/O - piiriin järjestetään ensimmäisen diodin (VIN) sisältävä virtatie (1), jonka kautta virta (ip) kulkee verkkojännitteen ollessa negatiivinen, ja toisen diodin (VIP) käsittävä virtatie (2), jonka kautta virta kulkee verkkojännitteen ollessa positiivinen tunnettu siitä, 10 että järjestetään toiselle virtatielle tyristori (Tl), joka sytytetään positiivisen jännitteen vasemmalla viivepiirillä (4), ja että virtateiden (1,2) kautta kulkevalla virralla aiheutetaan suojalaitteen laukeaminen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä elektroniikkapiirin suojaamiseksi ylijännitteiltä tunnettu siitä, että viive-piirin (4) nastaan (3) kytketty ensimmäinen kondensaattori, joka on kytketty rinnan toisen kondensaattorin kanssa, poistaa nopeat jännitteen häiriöhuiput. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä elektroniikka-piirin suojaamiseksi ylijännitteiltä tunnettu siitä, että ensimmäiset diodit (V1N-VNN) ja toiset diodit (VlP-VNP) sekä viivepiirin (4) ja tyristori (Tl) mitoitetaan verkkojännitteen 25 sulakkeen, joka sijaitsee erotusmuuntajän toisiossa sulamisarvoa suuremmaksi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että viivepiiri (4) on yhteinen usealle I/O - piirille. 30

5. Laitteisto elektroniikkapiirin suojaamiseksi ylijännitteiltä, jossa laitteistossa elektroniikkapiirin Input/Output - piirin johdin (1) on kytketty ensimmäisen vastakytketyn diodin (VIN) katodiin, jonka anodi on kytketty maahan ja että elektroniik- 35 kapiirin Input/Output-piirin johdin (1) on kytketty toisen myötäkytketyn diodin (VIP) anodiin tunnettu siitä, että toisen diodin (VIP) katodi on kytketty viivepiirin (4) kautta maahan. 98255

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että viivepiiriin (4) kuuluu ensimmäinen kondensaattori i 5 (Cl) ja sen rinnalle kytketty tyristori (Tl), jonka liipaisupii-ri on Zenerdiodin (Zl) välityksellä yhdistetty toisen diodin (VIP) katodiin.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu TO siitä, että viivepiiri (4) on yhteinen usealle I/O - piirille ja että ensimmäiset ja toiset diodit on kytketty siltakytkennäksi. 15 20 25 30 Ψ 35 5 98255