Claims (4)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Überspannungsschutzeinrichtung für ein elektronisches Gerät mit einer dem Gerät vorgeschalteten Reihenschaltung aus einer Sicherung und einem Widerstand und mit einer zwischen der Sicherung und dem Gerät parallel zu diesem angeordneten Begrenzerdiode, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzerdiode (17) ein Thermoschalter (21) zugeordnet ist, der die Begrenzerdiode (17) bei unzulässig erhöhter Temperatur kurzschliesst.1. Overvoltage protection device for an electronic device with a series connection of a fuse and a resistor connected upstream of the device and with a limiter diode arranged parallel to the fuse and the device, characterized in that the limiter diode (17) is assigned a thermal switch (21). , which short-circuits the limiter diode (17) if the temperature is too high.
2. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzerdiode (17) und Thermoschalter (21) als auswechselbare Einheit (23) zusammenge-fasst sind.2. Overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that the limiter diode (17) and thermal switch (21) are combined as an exchangeable unit (23).
3. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer bipolaren Begrenzerdiodenanordnung mit einem gemeinsamen Tragblech, dadurch gekennzeichnet, dass der Themoschalter (21) an dem Tragblech (20) angeordnet ist und bei einem Ansteigen von dessen Temperatur über einen Grenzwert auslöst.3. Overvoltage protection device according to claim 1 or 2, with a bipolar limiter diode arrangement with a common support plate, characterized in that the thermal switch (21) is arranged on the support plate (20) and is triggered when its temperature rises above a limit value.
4. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert 80 bis 150°C beträgt.4. Overvoltage protection device according to claim 3, characterized in that the limit value is 80 to 150°C.
Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung für ein elektronisches Gerät, zum Beispiel ein Messgerät oder eine Baugruppe für elektronische Steuerungs- und Regeleinrichtungen, mit einer dem Gerät vorgeschalteten Reihenschaltung aus einer Sicherung und einem Widerstand und mit einer zwischen der Sicherung und dem Gerät parallel zu diesem angeordneten Begrenzerdiode.The invention relates to an overvoltage protection device for an electronic device, for example a measuring device or an assembly for electronic control and regulation devices, with a series connection of a fuse and a resistor connected upstream of the device and with a limiter diode arranged parallel to the device between the fuse and the device .
Aus der DE-AS 1 816 553 ist eine Überspannungsschutzeinrichtung der oben genannten Art bekannt, bei der sich die Forderung nach einem besonderen Schutz daraus ergibt, dass die Verbraucher oder Messwertgeber in explosionsgefährdeten Räumen liegen. Die zur Spannungsbegrenzung dienenden Dioden sollen dabei durch vorgeschaltete Feinsicherungen gegen unzulässige Erwärmung geschützt sein.DE-AS 1 816 553 discloses an overvoltage protection device of the type mentioned above, in which the requirement for special protection arises from the fact that the consumers or measuring sensors are located in areas where there is a risk of explosion. The diodes used to limit the voltage should be protected against impermissible heating up by upstream miniature fuses.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass der Schutz durch die Sicherung nicht immer ausreicht, wenn die Grösse der Überspannungen in einem weiten Bereich schwanken kann. Deshalb sucht die Erfindung einen Schutz gegen eine Zerstörung der Überspannungsschutzeinrichtung, die ihrerseits zu schwerwiegenden Konsequenzen führen kann, insbesondere dann, wenn die zu schützenden elektronischen Geräte zur Steuerung und Regelung oder Begrenzung sicherheitstechnisch wichtiger Einrichtungen dienen, zum Beispiel zu den Schutzeinrichtungen eines Kernkraftwerkes gehören.In practice, however, it has been shown that the protection provided by the fuse is not always sufficient when the size of the overvoltage can fluctuate over a wide range. The invention therefore seeks protection against destruction of the overvoltage protection device, which in turn can have serious consequences, particularly when the electronic devices to be protected are used to control and regulate or limit safety-related devices, for example belonging to the protective devices of a nuclear power plant.
Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass der Begrenzerdiode ein Thermoschalter zugeordnet ist, der die Begrenzerdiode bei unzulässig erhöhter Temperatur kurzschliesst. Hier wird mit dem Thermoschalter der Fall erfasst, dass eine Überspannung geringer Grösse, z.B. vom zwei- oder dreifachen der normalen Betriebsspannung, für längere Zeit ansteht und damit die zur Spannungsbegrenzung vorgesehene Begrenzerdiode überlastet, während die Sicherung wegen des relativ kleinen Stromes nicht rechtzeitig anspricht. In diesem Fall wird die Begrenzerdiode kurzgeschlossen, bevor durch unzulässig erhöhte Temperaturen Schäden eintreten können. DerAccording to the invention, the limiter diode is assigned a thermal switch which short-circuits the limiter diode when the temperature is impermissibly increased. Here, the thermal switch detects the case in which a small overvoltage, e.g. two or three times the normal operating voltage, is present for a longer period of time and thus overloads the limiter diode provided for voltage limitation, while the fuse does not respond in time due to the relatively small current. In this case, the limiter diode is short-circuited before damage can occur due to impermissibly increased temperatures. The
Kurzschluss bringt dann die Sicherung zum Ansprechen.A short circuit then triggers the fuse.
Die Erfindung wird vorteilhaft so verwirklicht, dass Begrenzerdiode und Themoschalter als auswechselbare Einheit zusammengefasst sind. Zum Zwecke der Auswechselbarkeit kann die Einheit zum Beispiel mit Steckkontakten versehen sein. Darüber hinaus ist die einheitliche Auswechselbarkeit aber auch dadurch gegeben, dass nur zwei Anschlüsse der mechanisch vereinigten, z.B. in einem Giessharzblock angeordneten oder mit gemeinsamen Tragblechen versehenen Elemente vorhanden sind.The invention is advantageously implemented in such a way that the limiter diode and thermal switch are combined as an exchangeable unit. For the purpose of interchangeability, the unit can be provided with plug-in contacts, for example. In addition, the uniform interchangeability is also given by the fact that there are only two connections of the mechanically combined elements, e.g. arranged in a cast resin block or provided with common support plates.
Als Grundlage für einen Begrenzerdiode und Thermoschalter vereinigenden Aufbau eignet sich besonders das gemeinsame Tragblech einer bipolaren Begrenzerdiodenanordnung, das die Temperatur der Begrenzerdioden aufnimmt und an den Thermoschalter weiterleitet. Das Tragblech bietet darüber hinaus die für den «Zusammenbau» geeignete mechanische Festigkeit. Die Auslösetemperatur beträgt vorzugsweise 100°C, weil dann noch keine Beschädigung der Bauteile auf der Schutzeinrichtung und der zur Isolierung eingesetzten Werkstoffe, insbesondere von Kunstharzen, zu erwarten ist.The common support plate of a bipolar limiter diode arrangement, which absorbs the temperature of the limiter diodes and transmits it to the thermal switch, is particularly suitable as the basis for a structure combining a limiter diode and a thermal switch. The support plate also offers the mechanical strength suitable for "assembly". The triggering temperature is preferably 100° C., because then no damage to the components on the protective device and to the materials used for insulation, in particular synthetic resins, is to be expected.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der beiliegnden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Figur als Schaltplan dargestellt ist.For a more detailed explanation of the invention, an exemplary embodiment is described with reference to the attached drawing, which is shown in the figure as a circuit diagram.
Die zu schützende Elektronik 1 ist ein Überwachungsstromkreis für einen Kernreaktor und in einem Gehäuse 2 angeordnet, an das eine Messleitung 3 mit den beiden Polen 4 und 5 angeschlossen ist. Der Pol 5 kann Erdpotential aufweisen, wie bei 6 dargestellt ist.The electronics 1 to be protected is a monitoring circuit for a nuclear reactor and is arranged in a housing 2 to which a measuring line 3 with the two poles 4 and 5 is connected. Pole 5 can have ground potential, as shown at 6 .
Zum Schutz gegen eine Störspannung, die bei 8 symbolisiert ist, dient ein Schutzbaustein 10, der in den Pol 4 der Messleitung 3 eingeschaltet wird. Die zugehörigen Anschlussklemmen sind mit 11 und 12 bezeichnet. Eine weitere Anschlussklemme 13 ist mit dem Pol 5 verbunden. Diese Verbindung kann auch innerhalb der Elektronik 1 liegen.To protect against an interference voltage, which is symbolized by 8, a protective module 10 is switched on in the pole 4 of the measuring line 3. The associated terminals are labeled 11 and 12. Another terminal 13 is connected to pole 5 . This connection can also be within the electronics 1.
Der Schutzbaustein 10 umfasst eine Reihenschaltung aus einer Schmelzsicherung 15 mit einem Nennstrom von 0,1 Ampere in mittelträger Ausführung und einem zur Strombegrenzung dienenden Widerstand 16 von 33 Ohm.The protective module 10 includes a series connection of a safety fuse 15 with a rated current of 0.1 amperes in a medium time-lag design and a resistor 16 of 33 ohms that serves to limit the current.
Parallel zu der zu schützenden Elektronik 1 liegt eine bipolare Diodenschaltung 17 als Begrenzerdiode. Ihre beiden gegeneinander geschalteten Dioden 18 und 19 haben als Ansprechspannung einen Schwellwert von 36 V. Sie besitzen ein gemeinsames Tragblech, das in der Figur bei 20 angedeutet ist. An diesem Tragblech sitzt ein Thermoschalter 21, der z.B. als Bimetallschalter ausgebildet und im Normalfall geöffnet ist.Parallel to the electronics 1 to be protected is a bipolar diode circuit 17 as a limiter diode. Their two mutually connected diodes 18 and 19 have a threshold value of 36 V as response voltage. They have a common support plate, which is indicated at 20 in the figure. A thermal switch 21 is located on this support plate, which is designed, for example, as a bimetallic switch and is normally open.
Erwärmt sich das Tragblech 20 beim Ansprechen der Dioden, ohne dass die Sicherung 15 den Stromkreis unterbricht, weil der Strom höchstens den doppelten Nennwert erreicht, so schliesst der Thermoschalter 21 dann, wenn das gemeinsame Tragblech 20 wärmer als 100°C wird. Dadurch kommt ein Kurzschluss zwischen den Polen 4 und 5 der Messleitung 3 zustande, der die Sicherung 15 mit Sicherheit zum Ansprechen bringt. Jedenfalls ist vermieden, dass mit der Überlastung der Begrenzerdiode 17 ein Schaden an der Messleitung 3 und/oder der Elektronik 1 entsteht.If the support plate 20 heats up when the diodes respond, without the fuse 15 interrupting the circuit because the current reaches at most twice the nominal value, the thermal switch 21 closes when the common support plate 20 becomes warmer than 100°C. This creates a short circuit between the poles 4 and 5 of the measuring line 3, which is certain to cause the fuse 15 to respond. In any case, damage to the measuring line 3 and/or the electronics 1 is avoided when the limiter diode 17 is overloaded.
Durch die gestrichelte Linie 23 ist dargestellt, dass die Begrenzerdiode 17 und der Themoschalter 21 ein gemeinsamer Bauteil sind, der mit zwei Anschlusskontakten 24 und 25 auswechselbar in dem Schutzbaustein 10 angebracht ist.The dashed line 23 shows that the limiter diode 17 and the thermal switch 21 are a common component which is fitted in the protective module 10 with two connection contacts 24 and 25 so that they can be replaced.
22
55
1010
1515
2020
2525
3030
3535
4040
4545
5050
5555
6060
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings