DD276572A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR PROTECTION FROM OVERVOLTAGE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektronischen Baugruppen und Geraeten vor Ueberspannung aus der Stromversorgung. Die erfindungsgemaesse Schaltungsanordnung besteht aus einer elektronischen Ueberstromsicherung bekannter Schaltungsart (VT 3, VT 4, VT 5), die mit zwei zusaetzlichen spannungsabhaengigen Schaltstufen, VT 1 mit VD 1 und VT 2 mit VD 2, ein Unterbrechen der Stromversorgung bei Ueberspannung und ein Wiedereinschalten der Stromversorgung nach Rueckgang der Ueberspannung realisiert, indem diese auf den Steuereingang der Ueberstromsicherung einwirken. Die Z-Spannung von VD 1 muss dazu gleich oder weniger groesser als die zulaessige Ueberspannung, die von VD 2 kleiner als die von VD 1, aber groesser als die Betriebsspannung der zu schuetzenden Baugruppe sein. Fig. 1The invention relates to a circuit arrangement for the protection of electronic components and devices against overvoltage from the power supply. The inventive circuit arrangement consists of an electronic overcurrent fuse known circuit type (VT 3, VT 4, VT 5), with two additional voltage-dependent switching stages, VT 1 with VD 1 and VT 2 with VD 2, interrupting the power supply at overvoltage and a reconnection of Power supply realized after reduction of the overvoltage, by acting on the control input of the overcurrent protection. The Z voltage of VD 1 must be equal to or less than the permissible overvoltage, that of VD 2 smaller than that of VD 1, but greater than the operating voltage of the module to be protected. Fig. 1

Description

Nachstehend soll die Funktion der Schaltungsanordnung erläutert werden:The function of the circuit arrangement will be explained below:

Die Transistoren VT4 und VT5 realisieren den eigentlichen Schalter der Schutzschaltungsanordnung, d. h. VT5 muß für den maximalen Betriebsstrom dimensioniert sein, aber auch im Falle eines ausgangsseitigen Kurzschlusses oder bei Überspannung die gesamte an ihm abfallende Spannung aufnehmen können, ohne durchzuschlagen. Transistor VT3 bewirkt mit seinem tiasisspannungsteitar das Sperren von VT4 und VT5 bei überhöhtem Strom und damit erhöhtem Spannungsabfall über der gesamten elektronischen Sicherunc. Die zusätzliche Funktion des Überspannungsschutzes wird erfindungsgemäß durch die Transistoren VT1 und VT 2 sowie die Z-Dioden VD1 und VD 2 verwirklicht. Dabei muß VD1 so gewählt werden, daß ihre Z-Spannung höher als die Betriebsspannung, aber kleiner oder gleich der maximal zulässigen Überspannung ist. Die Z-Spannung von VD2, über die die automatische Wiedereinschaltung nach dom Abklingen der Überspannung erfolgt, muß kleiner als die Z-Spannung von VD1 sein. Der Kondensator C ist für die zeitliche Abfolge der Wiedereinschaltung und für das gesamte dynamische Verhalten der Überspannungsschutzschaltung von Bedeutung.Transistors VT4 and VT5 implement the actual switch of the protection circuitry, i. H. VT5 must be dimensioned for the maximum operating current, but also in the case of an output-side short circuit or overvoltage can absorb the entire voltage dropping to him without strike through. Transistor VT3 causes with its tiasisspannungsteitar the blocking of VT4 and VT5 at excessive current and thus increased voltage drop across the entire electronic Sicherunc. The additional function of the overvoltage protection is inventively realized by the transistors VT1 and VT 2 and the Zener diodes VD1 and VD2. In this case, VD1 must be chosen so that its Z voltage is higher than the operating voltage, but less than or equal to the maximum allowable overvoltage. The Z voltage of VD2, via which the auto-reclosing occurs after the overcurrent has subsided, must be less than the Z voltage of VD1. The capacitor C is important for the timing of the reclosing and for the overall dynamic behavior of the overvoltage protection circuit.

Claims (1)

Schaltungsanordnung zum Schutz vor Überspannungen aus der Stromversorgung elektrischer Geräte, bestehend aus einer Überstromsicherung (VT3... VT5) bekannter Schaltung*..-*, c-'-iennzelchnet dadurch, daß zwei aus je einem Transistor (VT 1 und VT2) und jeweils ihnen vorgeschalteten Z-Dioden (VD 1 und VD2), deren Z-Spannungen gleich der maximal zulässigen Überspannung (VD 1 j bzw. wenig kleiner als die maximal zulässige Überspannung (VD2) sind, bestehende Schaltstufen mit dem Steuereingang der Überstromsicherung verbunden sind.Circuit arrangement for protection against overvoltages from the power supply of electrical devices, consisting of an overcurrent protection (VT3 ... VT5) known circuit * ..- *, c -'ien ienchnet by the fact that two of a respective transistor (VT 1 and VT2) and respective Z-diodes (VD 1 and VD 2) connected upstream of them whose Z-voltages are equal to the maximum permissible overvoltage (VD 1 j or slightly smaller than the maximum permissible overvoltage (VD 2)), existing switching stages are connected to the control input of the overcurrent protection. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von elektronischen Baugruppen und Geräten vor der Beanspruchung durch Überspannungen aus der Stromversorgung. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann überall dort eingesetzt werden, wo elektronische Baugruppen und Geräte aus Quellen mit zeitweilig auftretenden Überspannungen, z. B. „verseuchte" Wechselspannungsnetze, Kfz-Bordneti.) u.a. gespeist werden.The invention relates to a circuit arrangement for the protection of electronic components and devices from the stress caused by surges from the power supply. The circuit arrangement according to the invention can be used wherever electronic assemblies and devices from sources with temporarily occurring overvoltages, z. B. "contaminated" AC grids, Kfz Bordneti.) Are fed, inter alia. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bekannte technische Lösungen des Problems des Überspannungsschutzes sind Parallelschaltungen von Z-Dioden großer Leistung oder von über Z-Dioden gesteuerter Thyristoren zur Spannungsquelle Bei Überspannungen wird die Spannungsquelle, evtl. über einen strombegrenzenden Widerstand, kurzgeschlossen. Durch das Kurzschließen der Spannungsquelle, einem wesentlichen Nachteil dieses Verfahrens, muß diese durch eine Schmelzsicherung zusätzlich geschützt werden. Für die Stsuerung des die Spannungsquelle kurzschließenden Thyristors sind auch umfangreiche Steuerschaltungen, z.B. Viorschichtdioden-Ersatzschaltung in WP 131504 entwickelt worden. Komplexe Anordnungen von getrennten Überstrom- «nd Überspannungsschutzschaltungen sind in Verbindung mit Gleichspannungsreglern bekannt (DE 2724176). Sie erfordern einen hohen Aufwand an elektronischer Scheitungstechnik. Die in integrierten Leistungsverstärkern und Spannungsregelschaltkreisen eingesetzten Schutzschaltungen schützen nur den Baustein vor Überlastungen durch Kurzschluß, Überstrom und Übortemperatur. Kurzzeitige Überspannungen werden von diesen Schutzschaltungcn nicht verhindert.Known technical solutions to the problem of overvoltage protection are parallel connections of high-power zener diodes or thyristors controlled by zener diodes to the voltage source In the event of overvoltages, the voltage source is short-circuited, possibly via a current-limiting resistor. By short-circuiting the voltage source, a major disadvantage of this method, it must be additionally protected by a fuse. For the control of the thyristor short-circuiting the voltage source, extensive control circuits, e.g. Viortage diode replacement circuit has been developed in WP 131504. Complex arrangements of separate overcurrent and overvoltage protection circuits are known in connection with DC regulators (DE 2724176). They require a great deal of electronic Scheitungstechnik. The protection circuits used in integrated power amplifiers and voltage regulation circuits protect only the device from overloading due to short circuit, overcurrent and overtemperature. Short-term overvoltages are not prevented by this protection circuit. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, oine Schaltungsanordnung anzugeben, die als Zweipol zwischen Stromversorgung und Verbraucher eingefügt, einen wirksamen Schulz vor Überspannungen bei minimilom Aufwand an Bauelementen gewährleistet. Dabei soll die Spannungsquelle nicht kurzgeschlossen werden, sondern für die Dauer der Überspannung vom Verbraucher getr jnnt und danach selbsttätig wieder mit ihm verbunden werden.The aim of the invention is to provide oine circuit arrangement, which is inserted as a two-pole between the power supply and consumer, ensuring an effective Schulz against overvoltages at minimilom expense of components. In this case, the voltage source should not be short-circuited, but for the duration of the overvoltage drink from the consumer jnnt and then be automatically connected to him again. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektronische Baugruppen und Geräte vor Überspannungen aus der Stromversorgung zu schützen, dabei einen Kurzschluß der Spannungsquelle zu vermeiden, die Zahl der erforderlichen Schaltelemente gering zu halten und das nachträgliche Einfügen der Schutzschaltung in bestehende Baugruppen und Geräte zu ermöglichen.The invention has for its object to protect electronic assemblies and devices from overvoltages from the power supply, thereby avoiding a short circuit of the power source to keep the number of required switching elements low and to allow the subsequent insertion of the protection circuit in existing assemblies and devices. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dedurch gelöst, daß an eine zweipolige elektronische Überstromsicherung bekannter Schaltungsart zwei spannungsabhängige Schaltstufen so angeschaltet werden, daß bei Überspannung die elektronische Sicherung die Stromversorgung unterbricht und nach Rückgang der Überspannung selbsttätig wieder einschaltet. Dabei bestehen die Schaltstufen aus je einem Transistorschaltverstärker, der mittels vorgeschalteter Z-Diode in Abhängigkeit von der an der Überstromsicherung - Schutzschaltung anliegenden Spannung schaltet. Die Schaltstufe, deren Z-Diode eine Z-Spannung hat, die gleich oder wonig größer als die zulässige Überspannung ist, bewirkt dabei eine Unterbrechung des Strompfaaes zwischen Spannu'igsquelle und Verbraucher. Die Z-Diode der anderen Schaltstufe mit einer Z-Spannung, die kleiner als die der ersten Z-Diode, aber größer als die Betriebsspannung der zu schützenden Baugruppe ist, bewirkt die selbsttätige Rückstellung der Überstromsicherung - Schutzschaltung nach Abklingen der Überspannung und damit die erneute Verbindung von Spannungsquelle und Verbraucher.According to the invention, this object is achieved dedurch that are connected to a two-pole electronic overcurrent fuse known circuit type two voltage-dependent switching stages so that when overvoltage the electronic fuse interrupts the power supply and automatically turns back on after the voltage has fallen. In this case, the switching stages each consist of a transistor switching amplifier which switches by means of an upstream Zener diode as a function of the voltage applied to the overcurrent protection circuit. The switching stage whose Zener diode has a Z voltage equal to or greater than the permissible overvoltage causes an interruption of the current sequence between the voltage source and the load. The Zener diode of the other switching stage with a Z voltage which is smaller than that of the first Zener diode, but greater than the operating voltage of the module to be protected, causes the automatic resetting of the overcurrent protection - protection circuit after the overvoltage ceases and thus the renewed Connection of voltage source and consumer. AusführungsbnlspielAusführungsbnlspiel Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispinls näher erläutert.The invention is explained below with reference to a Ausführungsbeispinls. Figur 1 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Realisierung der erfindungsgemfißunFIG. 1 shows the circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention. The realization of the invention Schaltungsanordnung erfolgte mit diskreten Siliziumtransistoren, eine Integration dor gesamten Schaltungsanordnung ist leichtCircuit arrangement was made with discrete silicon transistors, an integration dor entire circuitry is easy möglich.possible.