RU2730243C2 - Схема шунтирования при определенном уровне напряжения - Google Patents

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности и безопасности. Данное изобретение относится к электронному барьерному устройству, которое может образовывать часть дополнительного устройства, такого как изоляционный барьер или зенеровский барьер, и содержит ограничитель напряжения, такой как по меньшей мере одно зенеровское устройство для ограничения напряжения в цепи во время состояния неисправности, при этом барьерное устройство включает в себя устройство шунтирования, выполненное с возможностью фиксации через по меньшей мере одно зенеровское устройство, чтобы уменьшить рассеивание мощности по меньшей мере в одном зенеровском устройстве в состоянии нежелательного замыкания в электрической схеме, и при этом устройство шунтирования выполнено с возможностью фиксации в соответствии с изменением тока, обнаруженным в барьерном устройстве. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Данное изобретение относится к устройству шунтирования напряжения, которое также известно как схема шунтирования при определенном уровне напряжения и, в частности, но не исключительно, к устройству шунтирования напряжения для использования при снижении рассеивания мощности в барьерном устройстве для искробезопасных систем и в изоляционных барьерах или зенеровских барьерах.

Барьерные устройства обычно включают в себя ограничители напряжения, такие как зенеровская группа, которые обеспечивают ограничение напряжения, плавкий предохранитель, служащий для ограничения тока в зенере, и ограничительные резисторы на выходной ветви устройства, служащие для ограничения выходного тока, возникающего при заданном зенером напряжении фиксации. Зенеры и резисторы должны использоваться не более чем на 2/3 от их предельного значения, и считается, что плавкий предохранитель остается неповрежденным при постоянном токе, в 1,7 раза превышающем его значение.

Однако такая компоновка может оказаться проблематичной, поскольку потребление энергии в зенерах в состоянии неисправности, т.е. когда зенеры фиксируют напряжение, может стать значительным, и выделяемое тепло будет трудно рассеивать, особенно в небольшом корпусе, типичном для устройства изоляционного барьера или зенеровского барьера.

Например, и учитывая вышеуказанные номинальные характеристики, для установившегося тока в 70 мА потребуется плавкий предохранитель на 100 мА. Если выходное напряжение должно быть максимум 20 В, необходимо использовать 20 В зенеры. Такая компоновка будет генерировать (0,1 A x 1,7) x 20 В = 3,4 Вт тепла для рассеивания в состоянии неисправности, и поэтому для зенера будет требоваться значение 5,1 Вт. Рассеивание такой мощности и обеспечение подходящего зенера может оказаться невозможным. Чтобы облегчить такую задачу рассеивания мощности, известным решением является использование так называемого устройства шунтирования при определенном уровне напряжения. Такие устройства функционируют для того, чтобы обнаружить напряжение на зенере до того, как оно достигнет минимального напряжения зенера (в соответствии с допустимыми значениями зенера), и если это напряжение превысит предельную величину, на зенере срабатывает фиксирующее короткое замыкание. В качестве примера, такое короткое замыкание может обеспечить 1 В через схему шунтирования и тогда при токе 100 мА х 1,7 рассеиваемая мощность в устройстве шунтирования будет лишь 0,17 Вт - по сравнению с мощностью 3,4 Вт, которая ранее возникала в Зенере (Зенерах).

Для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения, на фиг. 1 представлена схема базового барьерного устройства, в котором на входе 104 присутствует неопределенное напряжение с неопределенной допустимой нагрузкой по току, такое, что некоторая часть или вся его мощность подается на выход 105. Напряжение подвергается обработке зенеровским фиксатором 101 при напряжении Зенера Vz, чтобы обеспечивать максимальное значение ≤Vz. Теперь это защищенное напряжение при прохождении тока через ограничительное сопротивление 103 ограничивает максимальный ток, подаваемый на выход 105, до ≤Vz ÷ Rl.

Как отмечено выше, такие значения должны оставаться действительными при следующих условиях: все компоненты должны быть рассчитаны на 2/3 от их параметров мощности. Поэтому для защиты зенеров от нарушения этого правила последовательный плавкий предохранитель 102 ограничивает непрерывный ток до 1,7 раза от номинального значения плавкого предохранителя (этот коэффициент считается безопасным и используется в качестве нормы). По практическим соображениям номинал плавкого предохранителя должен быть по меньшей мере таким же, как и выходной ток короткого замыкания, а предпочтительно - превышать его с коэффициентом безопасности, для долгосрочной надежности.

Это означает, что если зенер принимает непрерывную мощность, составляющую максимум 2/3 от максимально допустимой непрерывной мощности, как указано в техническом паспорте, он может выйти из строя лишь при уменьшенном значении (что включает в себя короткое замыкание), и никогда - при увеличенном значении (что включает в себя разомкнутую цепь).

Кроме того, если резистор обнаруживает непрерывную мощность, составляющую максимум 2/3 от максимально допустимой непрерывной мощности, как указано в техническом паспорте, он может выйти из строя только при увеличенном значении (что включает в себя разомкнутую цепь), и никогда - при уменьшенном значении (что включает в себя короткое замыкание).

Кроме того, оба типа компонентов также должны выдерживать увеличенные в 1,5 раза возможные переходные процессы в соответствии с их техническим паспортом.

Кроме того, необходимо будет понизить номинальные значения температуры, а сегрегационные расстояния будут требованием безопасности.

Наконец, расстояние в барьере от входной границы 106 до выходной границы 107 может быть частью зенеровского барьера или частью более сложного устройства, например, изолирующего барьера и такого, что после выходной границы может выдаваться искробезопасный сигнал.

Если выбор зенера был ограничен практическим зенеровским устройством для приложений, и поскольку большинство зенеров мощности либо ограничены до 3 Вт непрерывно для поверхностного монтажа, либо до 5 Вт непрерывно для элементов со свинцом, то тогда максимальная разрешенная непрерывно рассеиваемая мощность будет ограничена соответственно 2 Вт и 3,3 Вт.

Однако в состоянии неисправности непрерывная мощность, требующая рассеивания, может быть значительно выше этих значений.

Даже если ограничивающие элементы могут выдерживать такую мощность, корпус не может рассеивать генерируемое тепло.

Известным решением для этого вопроса является то, что зенеры поглощают переходные процессы, но когда непрерывная мощность превышает их номинальное значение, шунтирующий элемент вызывает замыкание зенеров, что в свою очередь приводит к перегоранию плавкого предохранителя. Это затем приводит к аннулированию небезопасной мощности.

Шунтирующий элемент является элементом фиксирующего типа и должен оставаться включенным до тех пор, пока питание не будет выключено (в большинстве случаев, до перегорания плавкого предохранителя).

Кроме того, шунт должен иметь трёхкратный запас и быть надежно сконструированным, поскольку для схем ia и ib возможны еще два учитываемых повреждения.

В состоянии неисправности, когда значение напряжения приближается к минимальному напряжению ограничения зенера, если шунт или короткое замыкание применяются к зенерам, то единственная мощность, рассеиваемая до перегорания плавкого предохранителя, представляет собой произведение входного тока в данной ситуации и падения напряжения шунта, в результате чего рассеивается меньшая мощность, чем та, которая в противном случае рассеивалась бы в зенерах..

Более подробная информация о такой известной компоновке схемы шунтирования показана на фиг. 2, где снова присутствует неопределенное напряжение при неопределенном токе с неопределенной допустимой нагрузкой по току, и часть или вся его мощность подается на выход 205. Напряжение снова подвергается обработке зенеровским фиксатором 201, чтобы обеспечить максимальное значение ≤ Vz. Теперь это защищенное напряжение при прохождении тока через ограничительный резистор 203 ограничивает максимальный ток, доступный на выходе 205, до ≤ Vz ÷ Rl.

Однако, и в соответствии с функциональностью схемы шунтирования, входное напряжение сравнивается с опорным напряжением 230 с помощью элемента сравнения 231.

Если входное напряжение выше чем заранее определенное безопасное значение, элемент сравнения закрывает шунтирующий элемент 220. Этот шунтирующий элемент представляет собой элемент фиксирующего типа и остается закрытым до тех пор, пока на него не прекратят подавать ток.

Теперь максимальная мощность составляет лишь (1,7 x номинальный ток плавкого предохранителя) x (напряжение закрытого шунта).

Теперь обратимся к фиг. 3, которая иллюстрирует рабочие диапазоны, связанные с таким шунтом.

Зенеры имеют номинальное допустимое отклонение напряжения 301 и 302. Кроме того, номинальное значение зенера уменьшается с температурой. Это обеспечивает Vzh, максимальное напряжение 311 зенера и Vzl, минимальное напряжение 312 зенера. Vzh представляет собой предохранительное напряжение 305, используемое для описания искробезопасного выхода 205.

Входящее напряжение будет подвержено шумовому сигналу 341. На практике, без шунта, диапазон шумового сигнала должен располагаться под зенерами, чтобы предотвратить их повторное срабатывание. Полезным напряжением будет Vzu, минимальный уровень 342 шума.

Шунтирующая схема также имеет рабочий допустимый диапазон 321. Обычно такая шунтирующая система будет иметь положительный температурный коэффициент. Это обеспечивает Vsh, максимальное отпирающее напряжение 331 шунта и Vsl, минимальное отпирающее напряжение 332 шунта.

Поскольку шунт должен функционировать до того, как какой-либо зенер вступит в работу, напряжение Vsh должно быть ниже, чем Vzu, с небольшим запасом.

Шунт является схемой с фиксацией состояния и не должен срабатывать при любом входящем шумовом сигнале. Входящее напряжение будет подвержено шумовому сигналу 351. На практике диапазон шумового сигнала должен располагаться значительно ниже минимальной точки Vsl срабатывания шунта, чтобы предотвратить перегорание плавкого предохранителя. Полезным напряжением будет Vsu, минимальный уровень шумового сигнала 352.

Примерами значений элементов являются:

Плавкий предохранитель 202: 1 A

Значение зенера 201: 10 В всего

Допустимое отклонение 301, 302 зенера: ± 5% (полная температура)

Ограничительное сопротивление 203: 20 Ом

Уровни 341, 351 шумового сигнала напряжения: 1 В

Допустимое отклонение 321 точки срабатывания шунта: 0,4 В

Шунт при перепаде напряжения: 1 В

Vzh = 10 В + 5% = 10,5 В: Vzl = 10 В - 5% = 9,5 В

С запасом прочности 0,5 В: Vzu = 9,5 В - 0,5 В - 1 В = 8,0 В

С запасом прочности 0,5 В: Vsh = 8,0 В - 0,5 В = 7,5 В

Vsl = 7,5 В - 0,4 В = 7,1 В

С запасом прочности 0,5 В: Vsu = 7,1 В - 1 В = 6,1 В

Max 305 безопасное напряжение представляет собой Vzh = 10,5 В

Max 325 полезное напряжение представляет собой Vsu = 6,1 В (58% от Vzh)

Максимальная мощность зенеров (без шунта): Pz = (10 В + 5%) x (1A x 1,7) = 17,8 Вт

Максимальная мощность на шунте: Ps = 1 В x (1 A x 1,7) = 1,7 Вт

Поэтому, как можно видеть со ссылкой на приведенные выше типовые значения, большая часть максимального доступного напряжения не может использоваться, поскольку она подавляется для обеспечения бесперебойной работы продукта. Существует значительный разрыв между максимальным задекларированным безопасным напряжением и доступным на практике напряжением.

Кроме того, это оказывается особенно невыгодным, поскольку при схеме с тройным запасом использование дорогостоящих комплектующих может привести к тройному увеличению стоимости.

Если возникла неисправность, которая принимает какой-либо существенный ток, напряжение после плавкого предохранителя может упасть. Это означает меньшую вероятность срабатывания триггерной схемы. Вследствие этого каждый шунтирующий элемент должен иметь полную мощность, доступную при увеличении в 1,7 раза номинального тока плавкого предохранителя. Хотя доступные зенеры могут не быть рассчитаны для этого, шунтирующий элемент может быть рассчитан для этого.

Кроме того, если в одной цепочке зенеров один из них отказывает из-за недостаточного или низкого значения, оставшиеся зенеры могут фиксироваться при более низком напряжении, чем отпирающее напряжение шунта.

Таким образом, работа известных устройств шунтирования может оказаться проблематичной и ограниченной, поскольку требуемое выходное напряжение должно быть как можно выше, а напряжение ограничения - как можно более низкое, требуются специально выбранные зенеры, что может увеличить затраты в три раза. Кроме того, точные и стабильные комплектующие должны использоваться в схемах шунтирования при определенном уровне напряжения, в идеале в двух экземплярах или в трех экземплярах, что имеет дополнительные финансовые последствия. Поэтому такие известные схемы шунтирования на основе напряжения являются дорогостоящими и могут оказаться слишком чувствительными, поскольку они сконфигурированы вблизи пределов допуска.

Таким образом, настоящее изобретение направлено на создание устройства схемы шунтирования при определенном уровне напряжения, которое имеет преимущества по сравнению с такими известными устройствами, как схемы шунтирования при определенном уровне напряжения.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается электронный барьер, содержащий ограничитель напряжения, например, с использованием зенерских диодов для ограничения напряжения в цепи при возникновении неисправности, при этом барьерное устройство включает в себя устройство шунтирования, выполненное с возможностью фиксации параллельно ограничителю напряжения, чтобы уменьшить рассеивание мощности в ограничителе напряжения в состоянии нежелательного замыкания в электрической схеме, и при этом устройство шунтирования выполнено с возможностью фиксации в зависимости от тока, обнаруженного в барьерном устройстве.

Преимущество изобретения состоит в том, что за счет обнаружения тока в линии вместо обнаружения напряжения, работа схемы шунтирования не зависит от допусков ограничителя напряжения. Кроме того, чувствительность по току дает преимущества в результате широкого диапазона тока, доступного внутри схемы, что намного превышает требуемый ток, так как допуски, возникающие при чувствительности по току, по своей сути больше, чем при чувствительности по напряжению.

В качестве примера ограничитель напряжения может содержать по меньшей мере одно зенеровское устройство.

Исходя из этого, функциональность схемы шунтирования согласно настоящему изобретению может быть реализована с нормальными компонентами допуска и может дополнительно проявлять пониженную чувствительность. Чувствительность также может быть улучшена, так как хотя всплеск напряжения может легко возникать до достижения напряжения, превышающего напряжение ограничения зенера, всплеск тока не может возникнуть, поскольку максимальное напряжение определяется Зенером и поэтому максимальный ток через, например, последовательные резисторы ограничен этим напряжением.

Предпочтительно, чтобы барьерное устройство включало в себя плавкий предохранитель и/или ограничивающий резистор. В этом случае обнаруживаемый ток может представлять собой ток, проходящий через плавкий предохранитель.

Кроме того, устройство может преимущественно содержать искробезопасный барьер.

Кроме того, устройство шунтирования выполнено с возможностью, при фиксации через зенеровское устройство, устранять все рассеивание мощности в зенеровском устройстве. В частности, ток отводится через схему шунтирования, а при остаточном напряжении на схему шунтирования около 1 В или меньше может быть значительно уменьшено рассеивание мощности.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается устройство шунтирования, выполненное с возможностью фиксации параллельно ограничителю напряжения, такое как по меньшей мере один зенер барьерного устройства, чтобы уменьшить рассеивание мощности в ограничителе напряжения, при этом устройство шунтирования выполнено с возможностью фиксации в зависимости от обнаруживаемого в барьерном устройстве тока.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ уменьшения рассеивания мощности в ограничителе напряжения, таком как по меньшей мере один зенер барьерного устройства, включающий в себя этап фиксации устройства шунтирования параллельно ограничителю напряжения для уменьшения рассеивания мощности в ограничителе напряжения, и при этом этап фиксации устройства шунтирования происходит в зависимости от обнаружения тока в барьерном устройстве.

Далее данное изобретение описывается только посредством примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:

фиг. 4 представляет собой принципиальную электрическую схему барьерного устройства, которое использует схему шунтирования при определенном уровне напряжения в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; и

фиг. 5 представляет собой диаграмму напряжения, иллюстрирующую эксплуатационные допуски устройства шунтирования при определенном уровне напряжения, такого как проиллюстрировано на фиг. 4.

Ясно, что изобретение включает в себя срабатывание шунта при обнаруживаемом токе, а не при входном напряжении.

Обращаясь к фиг. 4, которая для простоты сравнения имеет такую же конфигурацию, как и устройство предшествующего уровня техники, показанное на фиг. 2, на входе 404 присутствует неопределенное напряжение с неопределенной допустимой нагрузкой по току, и часть или вся его мощность подается на выход 405. Напряжение подвергается ограничению по напряжению, которое в этом иллюстрируемом примере содержит зенеровский фиксатор 401 для обеспечения максимального значения ≤Vz. Теперь это защищенное напряжение при прохождении тока через ограничительное сопротивление 403 ограничивает максимальный ток, доступный на выходе 405, до ≤ Vz ÷ Rl.

Кроме того, входной ток определяется посредством резистора 440 и оценивается сравнительным элементом 441. Если входной ток выше безопасного значения, элемент сравнения закрывает шунтирующий элемент 420. Преимущественно этот шунтирующий элемент представляет собой элемент фиксирующего типа и остается закрытым до тех пор, пока на него не прекратят подавать ток. Кроме того, из-за схемы, закрытие шунта соответственно увеличивает ток через чувствительный элемент 440 и, следовательно, происходит самоблокировка.

Максимальная рассеиваемая мощность теперь проходит через шунт и теперь представляет собой лишь (1,7 x номинальный ток плавкого предохранителя) x (напряжение при закрытом шунте). Таким образом, мощность уменьшилась не за счет обнаружения напряжения, а за счет обнаружения тока. То есть, обе мощности были уменьшены, а также есть отличия, связанные с триггером для активации схемы шунтирования.

Обычно пользователь не использует выход при коротком замыкании, а использует его при ином полезном режиме, который будет значительно ниже максимального тока, доступного через плавкий предохранитель. Это означает, что токопроводящий зажим может преимущественно работать при гораздо меньшем значении, чем номинальное значение плавкого предохранителя x 1,7.

Примеры практических рабочих диапазонов такого шунта показаны на фиг. 5.

То есть, зенеры имеют допустимое отклонение 501, 502 напряжения. Кроме того, номинальное значение зенеров уменьшается с температурой, обеспечивая Vzh, максимальное напряжение 511 зенера и Vzl, минимальное напряжение 512 зенера. Vzh представляет собой предохранительное напряжение 505, используемое для описания искробезопасного выхода 405.

Входящее напряжение будет подвержено шумовому сигналу 541. На практике, диапазон шумового сигнала должен располагаться под зенерами, чтобы предотвратить их повторное срабатывание. Полезным напряжением будет Vzu, минимальный уровень 542 шумового сигнала.

Поскольку шунтирующая схема не работает в диапазоне напряжений, это означает, что полезное напряжение Vsu является минимальным уровнем 542 шумового сигнала.

Практически желательно работать с выходом до In, максимальным рабочим током 570. В текущем режиме уровень шумового сигнала намного ниже, чем в режиме напряжения. Принимая во внимание небольшой шумовой сигнал 591 тока и небольшие допустимые отклонения 561 на триггере тока, это позволяет разместить Isl, минимальный уровень 571 триггера тока, очень близко к шумовому сигналу. Можно установить Is, номинальный уровень 581 триггера тока сразу после Ish, максимальный уровень 572 триггера тока.

Ниже в иллюстративных целях приведены примеры возможных значений, используя, когда это возможно, те же значения, что и в нашем предыдущем примере, для сравнения:

Плавкий предохранитель 402: 1A

Значение зенера 401: 10В всего

Допустимое отклонение 501, 502 зенера: ± 5% (полная температура)

Ограничительное сопротивление 403: 20 Ом

Уровень 541 шумового сигнала напряжения: 1 В

Уровень 541 шумового сигнала тока: 0,1 В

Допустимое отклонение 521 точки срабатывания шунта: ±2%

Vzh = 10 В + 5% = 10,5 В: Vzl = 10 В - 5% = 9,5 В

С запасом прочности 0,5 В: Vzu = Vsu = 9,5 В - 0,5 В - 1 В = 8,0 В

Max 505 безопасное напряжение представляет собой Vzh = 10,5 В

Max 542 полезное напряжение представляет собой Vsu = 8,0 В (76% от Vzh)

Максимальная мощность зенеров (без шунта): Pz = (10 В + 5%) x (1A x 1,7) = 17,8 Вт

Максимальная мощность на шунте: Ps = 1 В x (1 A x 1,7) = 1,7 Вт

Максимальный доступный ток: In = 10,5 В ÷ 20 Ом = 0,53 A

С запасом 0,1 А и шумовым сигналом тока:

Isl = 0,53 A + 0,1 A + 0,1 A = 0,73 A: Ish = 0,73 A + 4% = 0,76 A

С запасом 0,1A: Is = 0,76A + 0,1A = 0,86A

В этом примере мы видим, что доступное полезное напряжение увеличилось с 58% до 76%, демонстрируя значительное увеличение.

По сравнению с настоящим уровнем техники, в связи с использованием шунта по превышению тока возникают различные преимущества. В частности, на выходе барьерного устройства доступно больше напряжения. Кроме того, обеспечивается меньший разрыв между максимальным объявленным безопасным напряжением и доступным практическим напряжением.

Действуя со ссылкой на значение входного тока, а также потому, что максимальный ток определяется коротким замыканием на ограничительном сопротивлении, легко установить уровень триггера прямо за пределами входного тока. Поскольку схема должна иметь трёхкратный запас, и нет необходимости в комплектующих, общая стоимость не будет сильно зависеть от такого требования к тройному умножению.

Кроме того, если возникла неисправность, которая принимает какой-либо существенный ток, то величина тока после плавкого предохранителя может увеличиться. Это означает, что триггерная схема сработает. В результате каждый шунтирующий элемент не должен требовать полной мощности в 1,7 раза от номинального тока плавкого предохранителя. Если в одной цепочке зенеров один из них отказывает из-за недостаточного или низкого значения, ток будет увеличиваться до значения шунтирующего триггера и, следовательно, автоматически будет безопасным.

Установив ток шунтирующего триггера очень близко к практическому максимальному выходному току, он будет очень близок к номиналу плавкого предохранителя или ниже, не будучи подверженным влиянию фактора 1,7.

Ниже описываются различные потенциальные сценарии отказа с рассмотрением соответствующих реакций шунта, чувствительного к напряжению, как представлено в современном уровне техники, и шунта, чувствительного к току, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Во-первых, предполагается, что один из зенеров может не сработать, либо при меньшем значении, либо при коротком замыкании. Затем для шунта, чувствительного к напряжению, шунт может никогда не сработать, поскольку напряжение, вероятно, будет уменьшаться, а также любой другой зенер (зенеры) будут принимать всю доступную мощность. Однако, с шунтом, чувствительным к току, он остается отказоустойчивым, поскольку шунт запускается раньше, чем ток будет повышаться.

Далее предполагается, что один шунтирующий элемент выходит из строя, и что он может выйти из строя в любом режиме. Если он выходит из строя в открытом состоянии, шунт, чувствительный к напряжению, останется без надежной защиты, поскольку шунт будет с трёхкратным запасом. Аналогичным образом, для шунта, чувствительного к току, безопасная операция будет сохранена, так как, снова, шунт будет с трёхкратным запасом.

Если один шунтирующий элемент выходит из строя, он может выйти из строя в любом режиме. Если он выходит из строя при резистивном или коротком замыкании, то для шунта, чувствительного к напряжению, элементу может потребоваться вся необходимая мощность. Трехкратный запас не поможет, поскольку напряжение, вероятно, уменьшится, поэтому никакое действие триггера не гарантируется. Тем не менее, для шунта, чувствительного к току, он будет оставаться отказоустойчивым и, поскольку элемент будет потреблять больше тока, остальная часть шунта с трёхкратным запасом может сработать или сработает.

Кроме того, если один элемент сравнения выходит из строя, он может выйти из строя в любом режиме и с помощью шунта, чувствительного к напряжению, он будет находиться в режиме сохранности, так как шунт будет иметь трёхкратный запас, иначе он сработает. Для шунта, чувствительного к току, снова, он будет оставаться в режиме безопасного отказа, поскольку шунт будет иметь трёхкратный запас, или он сработает.

Если одно комплектующее вышло из строя, оно может выйти из строя в любом режиме, и, как указано выше, шунт напряжения будет находиться в режиме сохранности, так как шунт будет иметь трёхкратный запас или он сработает. В виду отсутствия ссылки, в таком режиме отказа шунт, чувствительный к току, не применим.

В качестве окончательного примера, если воспринимающий резистор не срабатывает, он может выйти из строя с более высоким значением или остаться открытым, и в этом случае шунт, чувствительный к напряжению, не будет применяться. Однако шунт, чувствительный к току, будет находиться в отказоустойчивом режиме, и шунт сработает раньше, когда ток будет обнаружен на более высоком уровне.

Разумеется, что изобретение не ограничено деталями вышеприведенных вариантов осуществления изобретения. Например, изобретение не обязательно должно быть воплощено исключительно в устройстве зенеровского барьера как такового, но может также относиться к связанному устройству с использованием барьерного устройства в качестве возможной интегральной части схемы, например, для устройств изоляционных барьеров.

Кроме того, схема шунтирования может быть дополнительно предусмотрена для уменьшения мощности в других компонентах барьера, таких как, например, ограничительное сопротивление.

Claims (18)

1. Электронное барьерное устройство, содержащее устройство (401) ограничения напряжения для ограничения напряжения в цепи во время состояния неисправности, при этом барьерное устройство включает в себя устройство шунтирования (420, 441), выполненное с возможностью фиксации параллельно устройству (401) ограничения напряжения, чтобы уменьшить рассеивание мощности в устройстве (401) ограничения напряжения в состоянии нежелательного замыкания в электрической схеме, при этом устройство шунтирования (420, 441) выполнено с возможностью фиксации в зависимости от изменения тока, обнаруживаемого в барьерном устройстве, отличающееся тем, что указанный обнаруживаемый ток является входным током в барьерное устройство, который сравнивается с пороговым значением тока в устройстве сравнения (441), выполненном с возможностью управления устройством шунтирования фиксирующего типа (420), которое в фиксированном состоянии используется также для увеличения указанного обнаруживаемого тока.

2. Барьерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя плавкий предохранитель, при этом указанный обнаруживаемый ток представляет собой ток через плавкий предохранитель.

3. Барьерное устройство по пп. 1 или 2, отличающееся тем, что оно включает в себя ограничивающий резистор на его выходной линии.

4. Барьерное устройство по пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что оно содержит свойственное ему расположение защитного барьера.

5. Барьерное устройство по пп. 1, 2, 3 или 4, отличающееся тем, что устройство шунтирования выполнено с возможностью, при фиксации параллельно устройству ограничения напряжения, устранять все, кроме незначительного количества рассеиваемой мощности в устройстве ограничения напряжения.

6. Барьерное устройство по п. 5, отличающееся тем, что почти все рассеивание мощности во время возникновения неисправности цепи происходит через устройство шунтирования.

7. Барьерное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что устройство ограничения напряжения содержит по меньшей мере одно зенеровское устройство.

8. Барьерное устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью уменьшать рассеивание мощности в неограничивающих напряжение устройствах в барьерном устройстве.

9. Барьерное устройство по п. 8, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью уменьшать рассеивание мощности по меньшей мере на одном ограничительном сопротивлении барьерного устройства.

10. Электронная схема, которая включает в себя зенеровское барьерное устройство по любому из предшествующих пунктов.

11. Электронная схема по п. 10, отличающаяся тем, что содержит изолирующий барьер.

12. Способ уменьшения рассеивания мощности в ограничителе напряжения (401) барьерного устройства во время состояния нежелательного замыкания в электрической схеме, который включает в себя этап фиксации устройства шунтирования (441, 420) параллельно ограничителю напряжения (401) для уменьшения упомянутого рассеивания мощности, отличающийся тем, что этап фиксации устройства шунтирования (441, 420) происходит в зависимости от обнаружения изменения входного тока в барьерном устройстве, который сравнивают с пороговым значением тока в устройстве сравнения (441) для управления устройством шунтирования фиксирующего типа (420), которое в фиксированном состоянии используется также для увеличения указанного обнаруженного тока.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что включает в себя этап обнаружения изменения тока через устройство плавкого предохранителя.

14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что устройство шунтирования, при фиксации параллельно устройству ограничения напряжения, устраняет все, кроме незначительного количества рассеиваемой мощности в устройстве ограничения напряжения.

15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что почти все рассеивание мощности в барьерном устройстве во время состояния нежелательного замыкания в электрической схеме происходит через устройство шунтирования.

16. Способ по любому из пп. 12-15, отличающийся тем, что устройство ограничения напряжения содержит по меньшей мере одно зенеровское устройство.

17. Способ по любому из пп. 12-16, отличающийся тем, что включает в себя уменьшение рассеивания мощности в неограничивающих напряжение устройствах в барьерном устройстве.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что включает в себя уменьшение рассеивания мощности по меньшей мере в одном ограничительном сопротивлении барьерного устройства.

Images