DE10357250A1

DE10357250A1 - Elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE10357250A1
Application number: DE2003157250
Authority: DE
Inventors: Bernhard Erdl; Michael Raspotnig
Original assignee: Puls Elektronische Stromversorgungen GmbH
Current assignee: Puls Elektronische Stromversorgungen GmbH
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-07-07

Abstract

Elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung sowie ein Verfahren zum Steuern einer solchen. Ein Ausgangspfad enthält eine elektronische Schaltvorrichtung 3 und zwischen dieser und einem Ausgangsanschluss ist eine Induktanz in Serie geschaltet, die ist außerdem parallel zu Anschlüssen des Ausgangs mit einem ein Entmagnetisieren der Induktanz bei abgeschalteter elektronsicher Schaltvorrichtung 3 ermöglichenden Freilaufelement V2 in Serie geschaltet ist. Ein Strom wird mit einem Ansprechstrom verglichen. Die Steuereinrichtung steuert die Schaltvorrichtung 3 um im Normalbetrieb elektrische Gleichstrom-Energie zum Ausgangsanschluss zu leiten und um bei Erreichen des Ansprechstroms im Begrenzungsbetrieb periodisch aus- und einzuschalten, sodass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt, während ein Sättigungszustand der Induktanz verhindert wird. Übersteigt die Dauer des Begrenzungsbetriebs eine vorbestimmte Zeit, wird die elektronische Schaltvorrichtung 3 dauerhaft abgeschaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung zum Abgeben elektrischer Gleichstromenergie an einen Lastkreis und ein Verfahren zum Steuern einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung.

Die vorliegende Erfindung befasst sich im allgemeinen mit dem Problem der Energieversorgung von Einrichtungen wie zum Beispiel Steuerungen, Kommunikationseinrichtungen und Hilfssystemen mit Niederspannungsgleichstromenergie, beispielsweise einer Gleichspannung zwischen 24 und 48V. Eine solche Gleichspannung wird üblicherweise zentral erzeugt und von einer Energiequelle parallel zu einzelnen Verbraucherzweigen verteilt. Hierbei sollten alle Verbraucherzweige einzeln abgesichert und überwacht sein, so dass das Verhalten eines Verbraucherzweiges keine oder eine möglichst geringe Auswirkung auf die Energieversorgung der anderen Verbraucherzweige hat.

Wenn als zentrale Energiequelle beispielsweise ein Netztransformator mit nachgeschalteten Gleichrichter verwendet wird, so hat dieser Transformator in einem Fehlerfall die Fähigkeit, einen ausreichend großen Strom zu liefern, um eine Schmelzsicherung oder einen Sicherungsautomaten in ausreichend kurzer Zeit auszulösen. Hierdurch kann ein fehlerhafter Verbraucherzweig vom Gesamtsystem abgetrennt werden. Bis zum Auslösen einer solchen Schmelzsicherung oder eines solchen Sicherungsautomaten wird zwar der Spannungswert der von der zentralen Gleichspannungsquelle bereitgestellten Spannung spürbar abnehmen, wird jedoch anschließend wieder für die übrigen Verbraucher auf den vorherigen Wert ansteigen.

In letzter Zeit werden jedoch an Stelle solcher Transformatoren mit nachgeschalteten Gleichrichtereinrichtungen zunehmend Schaltnetzteile verwendet, die sich durch eine exaktere Regelbarkeit der Ausgangsspannung, einen höheren Wirkungsgrad und geringere Produktionskosten in der Massenproduktion auszeichnen. Solche Schaltnetzteile haben einen elektronisch gegen Überlast geschützten Ausgang und sind daher nur sehr eingeschränkt und unter besonderen Bedingungen in der Lage, herkömmliche Sicherungselemente wie Schmelzsicherungen oder Sicherungsautomaten ansprechen zu lassen. Eine eingebaute elektronische Strombegrenzung begrenzt den Gesamtausgangsstrom eines solchen Schaltnetzteils auf einen Wert in der Größenordnung des Nennstroms, so dass eine Sicherung, die in einem Kurzschlussfall oder Überlastfall einen Stromkreis abtrennen soll, zuverlässig nur betrieben werden kann, wenn der Ansprechstrom der Sicherung um das fünf- bis zehnfache niedriger ist, als der Nennstrom des Schaltnetzteils. Dies wird dazu führen, dass ein zentrales Schaltnetzteil üblicherweise stark überdimensioniert werden müsste, was aus Kostengründen und aus Gründen des Wirkungsgrades nicht empfehlenswert ist. Im üblichen Anwendungsfall würde ein durch Überlast oder Kurzschluss einen großen Strom aufnehmender Lastkreis das speisende Schaltnetzteil in den Strombegrenzungsbetrieb zwingen, ohne dass ein Sicherungselement ansprechen kann, wodurch die Ausgangspannung des Schaltnetzteiles sehr stark abfallen würde und die übrigen Lastkreise nicht mit ausreichender Spannung versorgt werden könnten.

Da klassische Sicherungseinrichtungen wie Schmelzsicherungen oder Sicherungsautomaten in den beschriebenen Anwendungsfällen nicht wirksam eingesetzt werden können, wird daher mehr und mehr dazu übergegangen, einzelne Lastkreise durch sogenannte elektronische Sicherungen abzusichern, also elektronische Schaltungseinrichtungen mit Überstromsicherungsfunktion.

Demnach betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung zum Abgeben elektrischer Gleichstromenergie an einen Lastkreis, die einen Eingang zum Zuführen elektrischer Energie umfasst, einen Ausgang mit mindestens einem Ausgangsanschluss und einem Bezugspotentialanschluss, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Stromflusses zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss, eine elektronische Schaltvorrichtung und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung, um im Normalbetrieb, wenn der Wert des zu dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms einen Ansprechwert nicht erreicht, elektrische Gleichstromenergie zu dem Ausgangsanschluss zu leiten und in einem Begrenzungsbetrieb, wenn der Wert des zu dem Ausgangsanschluss fließenden Stroms den Ansprechwert übersteigt, einen großen Ausgangsstrom der elektronischen Schaltungseinrichtung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen und bei einem Andauern des Begrenzungsbetriebs für eine vorbestimmte Zeit, abzuschalten.

Eine solche elektronische Schaltungseinrichtung ist in Form einer kommerziell von der Siemens Aktiengesellschaft unter der Bezeichnung "SITOP select" erhältliche Einrichtung.

Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb einer solchen Einrichtung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, die eine schematische Darstellung des Aufbaus einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung wiedergibt.

Die in 5 gezeigte elektronische Sicherungsvorrichtung 2' hat einen Eingang b zum Zuführen elektrischer Energie, vier Ausgangsanschlüsse c1, c2, c3 bzw. c4, die jeweils mit einem Anschluss einer Last RL1, RL2, RL3 bzw. RL4 verbunden sind zum Abgeben elektrischer Gleichstromenergie an diese Last. Der jeweils andere Anschluss dieser Lasten RL1. RL2, RL3 bzw. RL4 ist mit einem Bezugspotentialanschluss c' des Ausgangs verbunden. Jeder der Ausgangsanschlüsse c1, c2, c3 und c4 wird jeweils von einer elektronischen Schaltvorrichtung 31, 32, 33 bzw. 34 gespeist, die von einer Steuereinrichtung 1' jeweils ansteuerbar ist. In der Schaltungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik, die in 5 gezeigt ist, sind als diese elektronische Schaltvorrichtungen per Opto-Kopplung steuerbare Feldeffektschalttransistoren gezeigt.

Die Steuereinrichtung 1' ermittelt durch eine (in 5 nicht explizit dargestellte) Stromflusserfassungseinrichtung den Stromfluss in jedem Lastkreis und steuert jede der elektronischen Schaltvorrichtungen 31, 32, 33 bzw. 34 unabhängig von den anderen folgendermaßen:
Solange ein Laststrom einen in einem Bereich von 2A bis 10A einstellbaren Nennstromwert nicht übersteigt, ist der jeweilige Feldeffektschalttransistor 31, 32, 33 bzw. 34 durchgeschaltet.

Falls ein Laststrom in einem Bereich zwischen 100% und 130% des zuvor genannten voreingestellten Nennstromwertes ermittelt wird, erfolgt ca. 5s nach dem ersten Ermitteln eines solchen Laststroms ein Abschalten des Feldeffektschalttransistors 31, 32, 33 bzw. 34.

Übersteigt der Laststrom in einem Lastkreis einen Wert, der 130% des oben genannten Nennstromwertes entspricht, wird der entsprechende Feldeffektschalttransistor für eine kurze Zeitdauer von 50ms bis maximal 100ms angesteuert, um den Laststrom auf einen Wert von 130% des oben genannten Nennstromwertes zu begrenzen. Nach Ablauf dieser kurzen Zeitdauer wird der entsprechende Feldeffektschalttransistor abgeschaltet.

Die der elektronischen Schaltungseinrichtung 2' am Eingang b zugeführte elektrische Energie wird von einem Schaltnetzteil 4 bereitgestellt, welches an seinem Eingang a, a' eingespeiste elektrische Energie umformt in elektrische Gleichstromenergie und diese an ihrem Ausgang b, b' abgibt.

Bei Verwendung einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung kann im kritischsten Fall in jedem der vier Lastkreise für eine Zeitdauer von 5 Sekunden ein Laststrom fließen, der 130% des Nennstroms entspricht, wenn beispielsweise alle vier Lasten gleichzeitig eingeschaltet sind und alle vier Lasten einen großen Anlaufstrom benötigen. In diesem Fall muss folglich das speisende Netzteil 4 um mindestens diese 30% überdimensioniert werden, da dieses Netzteil andernfalls nicht die erforderliche Ausgangsspannung liefern kann. Insbesondere wenn mehrere solcher elektronischer Schaltungseinrichtungen von einem Netzteil gespeist werden, beeinflusst eine solche im Überlastbetrieb betriebene Schaltungseinrichtung die Energieversorgung anderer, im Normalbetrieb befindlicher Lasten.

Falls bei einer solchen beschriebenen elektronischen Schaltungseinrichtung in drei Lastkreisen gleichzeitig ein Strom von 130% fließt, verbleiben, falls das speisende Netzgerät nicht überdimensioniert wird, für den vierten Lastkreis nur 10% des Nennstroms, was zu einem Einbrechen der Versorgungsspannung führt.

Demnach ist eine exakte Dimensionierung eines Energieverteilungssystems gemäß diesem Stand der Technik nur in Form einer Überdimensionierung einzelner Komponenten durchführbar.

Der Grund für das Zulassen eines 30-prozentigen Überstroms für eine kurze Zeit liegt darin, dass Lasten mit einer großen Ladekapazität oder Lasten mit einer großen Induktanz beim Einschalten einen starken Eingangsstrom benötigen und das Betreiben solcher Lasten folglich eine unverzögert ansprechende elektronische Sicherung auslösen würde, so dass eine solche Last nicht mit einer zuvor beschriebenen elektronischen Schaltungseinrichtung als Strombegrenzungssicherung betrieben werden könnte.

Ein Begrenzen des Ausgangsstroms auf einen Nennstrom ist bei einer Lösung gemäß dem zuvor beschriebenen Stand der Technik nur für einige 100ms möglich, da im Strombegrenzungsbetrieb das Schaltelement eines Stromkreises im Linearbetrieb betrieben wird. Die transiente Wärmekapazität eines solchen Schalt-Halbleiters ist zu gering, um die im Begrenzungsbetrieb entstehende Wärmeenergie in ausreichender Weise, d.h. schnell genug abführen zu können, so dass ein Strombegrenzungsbetrieb mit einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß dem zuvor beschriebenen Stand der Technik für mehr als einigen 100ms zwangsläufig zum Zerstören des Halbleiter-Schalters führen würde, sofern dieser Halbleiter-Schalter nicht extrem überdimensioniert würde. Übliche Lasten mit hohem Einschaltstrom wie zum Beispiel Lasten mit großem Stützkondensator oder Motoren benötigen jedoch einen hohen Strom für die Dauer von einigen Sekunden, so dass eine Dimensionierung eines Energieverteilungssystems auf den Einschaltstrom solcher Lasten ausgelegt werden müsste, was ebenfalls zu einer Überdimensionierung im Normalbetrieb und ggf. zu einer nicht ausreichenden Absicherung gegenüber durch einen Überlastfall im Normalbetrieb auftretendem Überstrom führen kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung zum Abgeben elektrischer Gleichstromenergie an einen Lastkreis bereitzustellen, die in der Lage ist, in einem Überlastfall einen auftretenden Laststrom für eine Zeitdauer von mindestens einigen Sekunden auf einen Sollwert zu begrenzen. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum geeigneten Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung zum Erreichen dieses Ziels anzugeben.

Die vorliegende Erfindung erreicht das oben genannte Ziel gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung zum Abgeben elektrischer Gleichstrom-Energie an einen Lastkreis, die einen Eingang zum Zuführen elektrischer Energie umfasst; einen mindestens einen Ausgangsanschluss und einen Bezugspotentialanschluss aufweisenden Ausgang; eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses in der elektronischen Schaltungseinrichtung; eine elektronische Schaltvorrichtung; eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung um im Normalbetrieb elektrische Gleichstrom-Energie zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss zu leiten und um bei Erreichen eines vorbestimmten Ansprechstroms in einem Begrenzungsbetrieb einen Ausgangsstrom der elektronischen Schaltvorrichtung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen und um bei einem Andauern des Begrenzungsbetriebs für eine vorbestimmte Zeit die elektronische Schaltvorrichtung dauerhaft abzuschalten.

In einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung ist erfindungsgemäß zwischen der elektronischen Schaltvorrichtung und dem mindestens einen Ausgangsanschluss eine Induktanz bzw. Drosselspule in Serie geschaltet und diese Induktanz ist außerdem zwischen einem Bezugspotentialanschluss des Ausgangs und dem mindestens einen Ausgangsanschluss des Ausgangs mit einem ein Entmagnetisieren der Induktanz bei abgeschalteter elektronischer Schaltvorrichtung ermöglichenden Freilaufelement in Serie geschaltet. Zudem ist die Steuereinrichtung ausgestaltet, um die elektronische Schaltvorrichtung im Begrenzungsbetrieb derart zum periodischen Aus- und Einschalten zu steuern, dass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt während ein Sättigungszustand der Induktanz verhindert wird.

In einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung wird die elektronische Schaltvorrichtung entweder im Dauerbetrieb eingeschaltet, dauerhaft ausgeschaltet oder periodisch ein- und ausgeschaltet. Der Ausdruck "dauerhaft abschalten" hat daher in dieser Beschreibung oder den Ansprüchen keine Bedeutung in bezug auf die Dauer dieses Abschaltens sondern dient nur dem Unterscheiden zwischen "Abschalten im getakteten Betrieb" und "Abschalten für eine über die Dauer einer Periode im getakteten Betrieb hinausgehende Zeitdauer".

Bei einem Strom unterhalb des Ansprechstromes wird die elektronische Schaltvorrichtung im eingeschalteten Zustand durchgeschaltet.

Übersteigt ein Strom den Ansprechstrom, wird die elektronische Schaltvorrichtung periodisch ein- und ausgeschaltet. Hierdurch wird ein weiterer Stromanstieg durch die Induktanz bzw. Drosselspule begrenzt. Beim Einschalten der elektronischen Schaltvorrichtung wird die Höhe des fliesenden Stroms in einem Betriebsbereich unterhalb der Sättigung der Induktanz nicht durch die Last sondern primär durch die Induktanz bestimmt.

Der von der Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses in der elektronischen Schaltungseinrichtung erfasste Strom kann wahlweise, abhängig von den durch eine solche elektronische Schaltungseinrichtung zu erfüllenden Bedingungen entweder ein in die elektronischen Schaltungseinrichtung eingespeister Strom sein, ein von der elektronischen Schaltungseinrichtung an eine Last abgegebener Strom oder ein durch die Induktanz fließender Strom. Im letztgenannten Fall ist die Steuerungseinrichtung im Begrenzungsbetrieb besonders einfach zu realisieren.

Der Strom, dessen Wert den Ansprechstromwert nicht übersteigen sollte, kann bedarfsweise, falls das Kriterium für eine Strombegrenzung beispielsweise das Einhalten einer maximal zulässigen Belastung einer speisenden Energiequelle ist, der Eingangsstrom der elektronischen Schaltungseinrichtung sein, oder kann, falls das Kriterium für eine Strombegrenzung beispielsweise das Einhalten eines maximal zulässigen Laststroms ist, der Ausgangsstrom der elektronischen Schaltungseinrichtung sein. Eine elektronische Schaltungseinrichtung gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltungsform der Erfindung kann sowohl eine Begrenzung des Eingangstroms auf einen ersten vorgegebenen Wert als auch eine Begrenzung des Ausgangsstroms auf einen zweiten vorgegebenen Wert durch entsprechendes Ausgestalten der Steuereinrichtung realisieren. Der erste und der zweite vorgegebene Wert können hierbei gleich sein oder sich voneinander unterscheiden.

Ein in die Induktanz fließender Strom steigt nämlich vom Einschalten während einer Einschaltdauer t_ein von einem zum Zeitpunkt des Einschaltens vorliegenden Wert linear an um einen Wert, der sich zu jedem Zeitpunkt nach dem Einschalten jeweils aus dem Produkt der momentanen Einschaltzeit t_ein und dem Quotienten aus einer über die Induktanz abfallenden Spannung und dem Induktivitätswert der Induktanz ergibt.

Um eine Strombegrenzung sicherzustellen, steuert die Steuereinrichtung die Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten der elektronischen Schaltvorrichtung durch ein Puls/Pausenverhältnis eines Steuersignals, wobei darauf geachtet wird, dass der Betriebsbereich der Induktanz unterhalb der Sättigung liegt. Durch das Verhältnis der Einschaltzeit zur Pausenzeit wird der Stromwert des Begrenzungsbetriebsstroms festgelegt. Da der Momentanwert eines in die Induktanz fließenden Stroms von einem zum Einschaltzeitpunkt vorliegenden Wert linear mit der Einschaltzeit zunimmt, bietet sich dieser Stromverlauf an, um in einer besonders günstigen Ausführungsform als Vergleichsgröße bei dem Bestimmen eines Abschaltzeitpunktes der elektronischen Schaltvorrichtung herangezogen zu werden. Da der Stromverlauf in der Induktanz nach dem Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung in analoger Weise zum Stromverlauf nach dem Einschalten kontinuierlich mit der Pausendauer abnimmt, kann er ebenfalls als Vergleichsgröße bei dem Bestimmen eines eines Wiedereinschaltzeitpunktes der elektronischen Schaltvorrichtung herangezogen zu werden.

Wenn in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen ein Ansprechstrom erwähnt wird, ist ein Nennstrom gemeint, bei dem die Strombegrenzende Wirkung der elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung wirksam wird. Ein solcher Nennstrom bezieht sich je nach Anwendungsfall entweder auf die Stromaufnahme eines Lastkreises einschließlich der erfindungsgemäß angeordneten Schaltungskomponenten aus Schaltvorrichtung, Induktanz und Freilaufdiode oder aber auf einen von solchen erfindungsgemäß angeordneten Schaltungskomponenten an eine Last abgegebenen Strom. Da die Taktfrequenz, mit der eine erfindungsgemäße Schaltungseinrichtung im Begrenzungsbetrieb ein- und ausschaltet nicht unbegrenzt hoch sein kann, ist für den Strom in der Induktanz eine gewisse Hysterese erforderlich. Eine sich ergebende Welligkeit des Stroms in der Induktanz kann bedarfsweise sowohl am Eingang als auch am Ausgang eines Aufbaus aus erfindungsgemäß angeordneter Schaltvorrichtung, Induktanz und Freilaufdiode durch eine ausreichend groß dimensionierte Kapazität kompensiert werden. Folglich ist einem Ansprechstrom im Sinne der vorliegenden Beschreibung und Ansprüche ein einem oberen Stromwert entsprechender Ausschaltschwellwert zugeordnet und ein unter diesem Ausschaltschwellwert liegender Wiedereinschaltschwellwert. Dieser Wiedereinschaltschwellwert kann hierbei durch seine Differenz zum Ausschaltschwellwert definiert sein, er kann aber auch abhängig von dem Ansprechstromwert definiert sein.

In dem oben erwähnten besonders günstigen Fall, dass der im getakteten Betrieb partiell sägezahnförmige Verlauf des Stroms in der Induktanz als Vergleichsgröße bei dem Bestimmen eines Abschaltzeitpunktes und auch beim Bestimmen eines Wiedereinschaltzeitpunktes der elektronischen Schaltvorrichtung herangezogen wird, kann ein solcher Stroms in der Induktanz sowohl mit dem Ausschaltschwellwert als auch mit dem Wiedereinschaltschwellwert verglichen werden. In diesem Fall ist der Ausschaltschwellwert normalerweise geringfügig größer als ein zugehöriger Ansprechwert und der Wiedereinschaltschwellwert ist geringfügig kleiner als dieser zugehöriger Ansprechwert.

Übersteigt in dem beschriebenen Fall ein in dem Stromkreis und somit in der Induktanz fließender Strom den Ausschaltschwellwert, erkennt dies ein diese Größen vergleichender Komparator in der Steuereinrichtung und die Steuereinrichtung veranlasst das Abschalten der elektronischen Schalteinrichtung. Daraufhin fällt der Strom in der Induktanz, der von der den Überstrom verursachenden Last über das Freilaufelement angetrieben wird, linear ab. Unterschreitet der durch die Induktanz fließende Strom hierbei den Wiedereinschaltschwellwert, erkennt dies ein diese Größen vergleichender Komparator in der Steuereinrichtung und die Steuereinrichtung veranlasst das Wiedereinschalten der elektronischen Schalteinrichtung. Wenn der Überlastfall weiterhin vorliegt, steigt daraufhin der Strom in der Induktanz linear an, bis er den Ausschaltschwellwert erreicht, was in analoger Weise ein erneutes Abschalten der elektronischen Schalteinrichtung bewirkt.

Im Begrenzungsbetrieb beeinflusst die gewählte Schalthysterese, also die Differenz zwischen einem Stromwert, der ein Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung veranlasst und einem Stromwert, der ein Wiedereinschalten der elektronischen Schaltvorrichtung veranlasst, die Taktfrequenz. Diese Taktfrequenz, mit der ein solches Abschalten und Wiedereinschalten erfolgt, hängt außerdem von dem Induktivitätswert der Induktanz ab, aber auch von der Größe der Überlast. Ein Verringern der Differenz zwischen Ausschaltschwellwert und Wiedereinschaltschwellwert führt zu einem Anheben der Taktfrequenz. Außerdem führt eine geringere Überlast zu einer höheren Taktfrequenz. Eine bevorzugte Taktfrequenz des Ein- und Aus-Schaltens der elektronischen Schaltvorrichtung im Begrenzungsbetrieb liegt im Bereich von einigen 100 kHz, insbesondere zwischen 100kHz und 600kHz. Hierbei kann die Induktivität der Induktanz abhängig von dem Wert eines Begrenzungsstroms ausreichend klein gewählt werden, und trotzdem sichergestellt werden, dass die Induktanz bei einem gewählten Begrenzungsstrom nicht in die Sättigung kommt. Eine wirtschaftliche Obergrenze der Taktfrequenz ergibt sich dadurch, dass Schaltverluste mit der Frequenz zunehmen.

Wenn im beschriebenen Fall während des Begrenzungsbetriebs die Überlastsituation wegfällt, steigt der Strom in der Induktanz nach dem Wiedereinschalten nicht mehr bis zum Ausschaltschwellwert an und die Schaltungseinrichtung ist folglich im Normalbetrieb.

Wenn, wie vorstehend beschrieben, der von der Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses in der elektronischen Schaltungseinrichtung erfasste Strom ein durch die Induktanz fließender Strom ist, können durch den Begrenzungsbetrieb verursachte und für das Bestimmen der Einschalt- und Abschaltzeitpunkte erforderliche Stromwelligkeiten leicht durch Eingangs- und/oder Ausgangspufferkondensatoren ausgeglichen werden.

Falls der von der Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses in der elektronischen Schaltungseinrichtung erfasste Strom ein in die elektronischen Schaltungseinrichtung eingespeister Strom oder ein von der elektronischen Schaltungseinrichtung an eine Last abgegebener Strom ist, kann eine durch den Schaltbetrieb im Begrenzungsbetrieb bedingte Stromwelligkeit auf der Seite der elektronischen Schaltungseinrichtung , auf der die Detektoreinrichtung zur Stromerfassung angeordnet ist schwerlich ausgeglichen werden. Außerdem liegt kein Speisungs-unabhängiger bzw. Last-unabhängiger sägezahnförmiger Stromverlauf als Erfassungsgröße vor, so dass der Aufbau der Steuereinrichtung aufwändiger ist. Auch in diesem Fall kann die Steuerung der Strombegrenzung jedoch durch einen jeweiligen dem Ansprechstrom zugeordneten Ausschaltschwellwert und dem Wiedereinschaltschwellwert gesteuert werden. Beim Begrenzen des Eingangsstroms kann hierbei ein Wiedereinschaltzeitpunkt für einen aktuellen Taktzyklus beispielsweise mit Hilfe des erfassten Stromflusses und dem Wiedereinschaltschwellwert im vorangegangenen Zyklus bestimmt werden.

Zusammenhänge zwischen Induktivitätswert, Begrenzungsstrom, Tastverhältnis und Taktfrequenz können dem Buch "Halbleier-Schaltungstechnik" von U. Tietze und Ch. Schenk, Neunte, neu bearbeitete und erweiterte Auflage, Zweiter aktualisierter Nachdruck, 1991 auf Seiten 563 bis 566 im Kapitel 18.6.1 Der Abwärts-Wandler entnommen werden. Dort wird eine aus Schaltvorrichtung, Induktanz, Freilaufelement und Lastkondensator bestehende Schaltung, in der diese Elemente in ähnlicher Weise wie in der erfindungsgemäßen Schaltungseinrichtung angeordnet sind zu einem anderen Zweck und in einem anderen Betriebszustand mit anderen Randbedingungen verwendet. Die physikalischen Zusammenhänge innerhalb der in dem zitierten Buch analysierten und dimensionierten Schaltung sind jedoch in weiten Teilen übereinstimmend mit den physikalischen Zusammenhängen in der erfindungsgemäßen elektronischen Schaltungseinrichtung.

Während der Pausenzeiten des Ansteuersignals durch die Steuereinrichtung bzw. während der Ausschaltzeiten der elektronischen Schaltvorrichtung wird die Induktanz über das Freilaufelement teilweise entmagnetisiert und kann beim nächsten Durchschalten der elektronischen Schaltvorrichtung wieder Energie aufnehmen.

Durch eine solche elektronische Schaltungseinrichtung kann ein Laststrom auf einen Ansprechstrom begrenzt werden. Bei geeigneter Dimensionierung kann eine solche elektronische Schaltungseinrichtung für beliebige Zeit im Überlastbetrieb betrieben werden, ohne dass die elektronische Schaltvorrichtung zerstört wird und ohne dass zu einem Lastkreis mit dieser elektronischen Schaltungseinrichtung parallel betriebene Lastkreise durch einen solchen Überlastbetrieb beeinträchtigt würden.

Die Zeitdauer, also die vorbestimmte Zeit, nach der die elektronische Schaltungseinrichtung im Begrenzungsbetrieb abschalten soll, kann demnach in weiten Bereichen beliebig einstellbar sein. In den häufigsten Anwendungsfällen hat sich jedoch herausgestellt, dass ein Abschalten im Überlastfall nach etwa 3 bis 5 Sekunden sinnvoll ist, da bei längerem Überlastfall ein Fehlerfall vorliegen dürfte.

Die vorbestimmte Zeit, nach der bei Vorliegen des Begrenzungsbetriebs die Schaltvorrichtung abgeschaltet wird, ist demnach vorzugsweise mindestens 1 Sekunde und liegt insbesondere in dem Bereich von 3 bis 5 Sekunden.

Innerhalb einer Zeitspanne von 3 bis 5 Sekunden gehen übliche, im Einschaltfall stark induktive oder stark kapazitive Lasten, die ohne Strombegrenzung einen großen Einschaltstrom aufnehmen würden, in den Normalbetrieb über. Das heißt, solche Lasten, die im Einschaltfall eine Überlast für den Lastkreis bedeuten, stellen nach einer Zeit von etwa 3 bis 5 Sekunden keine Überlast mehr für den Lastkreis dar.

Der Begrenzungsbetrieb der elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von dem der elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik dadurch, dass im Begrenzungsbetrieb abgesehen von geringen unvermeidlichen Verlusten keine Energie in Wärme umgeformt wird, sondern die von einer Energiequelle zugeführte Energie im Begrenzungsfall während der Einschaltphase weitgehend vollständig in magnetische Energie umgeformt und als solche gespeichert wird und in der Abschaltphase als elektrische Energie an die Last abgegeben wird. Bei Vorsehen eines geeignet dimensionierten Stabilisierungskondensators im Lastkreis, z.B. am Ausgang der elektronischen Schaltungseinrichtung, kann somit ein gleichmäßiger Laststrom bereitgestellt werden.

Vorzugsweise wird eine elektronische Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung von einem geschalteten Spannungswandler zum Umsetzen einer zugeführten elektrischen Energie in elektrische Energie für den Ausgangsanschluss gespeist oder enthält einen solchen geschalteten Spannungswandler.

In einer besonderen günstigen Ausgestaltungsform umfasst eine elektronische Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere mindestens einen Ausgangsanschluss aufweisende Ausgänge, wobei jeder dieser Ausgänge eine elektronische Schaltvorrichtung, eine Induktanz und ein Freilaufelement in erfindungsgemäßer Anordnung umfasst, um einen Lastkreis zu speisen und vor Überstrom zu schützen.

Eine solche Ausgestaltungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung nutzt den Vorteil, dass eine Steuereinrichtung zum Steuern der elektronischen Schaltvorrichtungen mehrerer Lastkreise verwendet werden kann.

Gemäß einer Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung wird eine erfindungsgemäße elektronische Schaltungseinrichtung mit einer elektrischen Energie gespeist, deren Spannung näherungsweise der Spannung der von der Schaltvorrichtung am Ausgang abgegebenen Gleichstromenergie entspricht.

Eine solche elektronische Schaltungseinrichtung ermöglicht den unabhängigen Aufbau beliebig großer Niederspannungsgleichstromenergieverteilungsnetze.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektronische Schaltungseinrichtung einen Spannungswandler und ist demnach ausgestaltet, um mit einer elektrischen Energie gespeist zu werden, deren Nennspannungswert sich von der Spannung der elektrischen Gleichstromenergie unterscheidet, die von der Schaltvorrichtung an den Ausgangsanschluss abgegeben wird. Eine solche elektronische Schaltungseinrichtung kann eingesetzt werden, wenn eine vorliegende Versorgungsspannung nicht die von einem oder mehreren Lastkreisen benötigte Versorgungsspannung ist. Vorzugsweise kann eine solche elektronische Schaltungseinrichtung einen oder mehrere Ausgänge mit Strombegrenzungsfunktion haben und/oder einen Ausgang ohne Strombegrenzung. Die Versorgungsspannung einer solchen Schaltungseinrichtung kann sowohl Gleichspannung als auch Wechselspannung sein. Ein geeigneter Spannungswandler ist Fachleuten auf dem Gebiet der Niederspannungs-Energieversorgung beispielsweise als geschalteter Spannungswandler geläufig. Ein solcher geschalteter Spannungswandler kann selbstverständlich von irgend einer Art sein, die ohne darauf beschränkt zu sein folgende Typen von Spannungswandlern einschließt: freischwingende und getaktete Sperrwandler, Eintakt- oder Gegentakt-Flusswandler, Nullspannungswandler, Nullstromwandler, Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller und Resonanzwandler sowie Wandler, die zwei oder mehr solcher Wandlertypen kombinieren.

Selbstverständlich sind erfindungsgemäße Einrichtungen aber auch durch andere ähnlich wirkende Vorrichtungen wie Transformatoren mit nachgeschalteten Gleichrichtern oder Batterien speisbar.

Vorzugsweise kann eine elektronische Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung eine Wählvorrichtung umfassen zum Einstellen eines Ansprechstroms, bei dessen Überschreiten die Steuereinrichtung die elektronische Schaltvorrichtung in den Begrenzungsbetrieb steuert.

Durch eine solche Wählvorrichtung kann die entsprechende elektronische Schaltungseinrichtung individuell an den von ihr versorgten Lastkreis angepasst werden. Falls die Detektorvorrichtung beispielsweise den in der Induktanz fließenden Strom erfasst, kann durch eine solche Wählvorrichtung, da die Induktanz im Normalbetrieb im gesättigten Zustand ist, ein Wert für den gewünschten Ansprechstrom des Lastkreises unmittelbar eingestellt werden. Erreicht der Momentanwert des erfassten Stromes in der Induktanz einen einem solchen gewählten Wert des Ansprechstroms zugeordneten oberen Schwellwert bzw. Ausschaltschwellwert, steuert die Steuereinrichtung folglich die elektronische Schaltvorrichtung an, um Abzuschalten und darauffolgend im Begrenzungsbetrieb periodisch ein- und auszuschalten.

Eine solche Wählvorrichtung kann sowohl manuell beeinflussbar sein, beispielsweise durch eine manuelle Eingabeeinrichtung an der elektronischen Schaltungseinrichtung oder durch Fernsteuersignale, sie kann auch durch die Steuereinrichtung beeinflussbar sein, um unter Ausnutzung der relativ langen Strombegrenzungszeit den tatsächlichen Laststrom zu messen, wie später erläutert wird.

Vorzugsweise entspricht der Wert des Ansprechstroms zum Veranlassen des Begrenzungsbetriebs weitgehend dem vorbestimmten Wert, auf dem der Laststrom im Begrenzungsbetrieb begrenzt wird. Beispielsweise kann der einem Ansprechstromwert zugeordnete Ausschaltschwellwert bis zu ca. 5% höher als der einen Nennwert bildende Ansprechstromwert und der und der diesem Ansprechstromwert zugeordnete Wiedereinschaltschwellwert kann bis zu ca. 5% niedriger sein als der Ansprechstromwert, so dass sich vorzugsweise ein tatsächlicher Begrenzungsbetriebsstrom ergibt mit einer Welligkeit von nicht mehr als 10% seines Mittelwertes. Eine solche Welligkeit kann bedarfsweise einfach durch eine geeignet große Kapazität parallel zur Last im Lastkreis auf ein erträgliches Maß reduziert werden und/oder durch eine geeignet große Kapazität parallel zum Eingang der elektronischen Schaltvorrichtung im Speisekreis auf ein erträgliches Maß reduziert werden. Ein Energieverteilungssystem unter Verwendung einer solchen elektronischen Schaltungseinrichtung kann folglich effizient geplant werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der elektronischen Schaltungseinrichtung kann auch die vorbestimmte Zeit vom Auftreten des Begrenzungsbetriebs bis zum dauerhaften Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung durch eine Wählvorrichtung einstellbar sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Steuereinrichtung einer erfindungsgemäßen elektronischen Schaltungseinrichtung ausgestaltet sein, um nach dem Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung ein Signal bereitzustellen für eine Endabschaltung zur dauerhaften galvanischen Trennung des nachgeschalteten Lastkreises. Ein solches Signal kann zum Steuern eines Relais im Lastkreis verwendet werden, das den Lastkreis dauerhaft galvanisch trennt. Ein solches Relais kann vorzugsweise auch in der elektronischen Schaltungseinrichtung enthalten sein.

Da die elektronische Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung als Sicherung für einen nachgeschalteten Lastkreis mit Ausgangsstrombegrenzung betreibbar ist und somit das Auftreten eines Überstroms zuverlässig verhindern kann und das Abschalten des Lastkreises innerhalb einer vorgebbaren Zeit verursachen kann, ist es möglich, der elektronischen Schaltungseinrichtung bedarfsweise eine Schmelzsicherung nachzuschalten, um bei Ausfall der elektronischen Schaltungseinrichtung im Überstromfall den nachgeschalteten Lastkreis zu trennen. Da eine solche Schmelzsicherung nicht überdimensioniert werden muss, d.h. das Ansprechen der Schmelzsicherung bei einem Stromfluss geringfügig oberhalb des Begrenzungsstroms liegen kann, kann eine solche Schmelzsicherung dimensioniert werden, um bei Ausfall der elektronischen Schaltungseinrichtung und Überlastbetrieb im Lastkreis, wenn auch gegebenenfalls verzögert, anzusprechen.

Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung hat die elektronische Schaltungseinrichtung eine Schnittstelle zum Empfangen von Steuerinformation für die elektronische Schaltungseinrichtung und/oder zum Melden von Zustandsinformation bezüglich Zuständen der elektronischen Schaltungseinrichtung.

Gemäß einem zweiten Aspekt erreicht die vorliegende Erfindung das oben erwähnte Ziel durch ein Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung zum Abgeben elektrischer Gleichstrom-Energie an einen Lastkreis, wobei die elektronische Schaltungseinrichtung einen Eingang zum Zuführen elektrischer Energie umfasst, einen mindestens einen Ausgangsanschluss und einen Bezugspotentialanschluss aufweisenden Ausgang, eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses zwischen dem Eingang und dem Ausgangsanschluss, eine elektronische Schaltvorrichtung, eine in Serie zwischen der elektronischen Schaltvorrichtung und dem Ausgangsanschluss gestaltete Induktanz, die außerdem in Serie geschaltet ist mit einem ein entmagnetisieren der Induktanz bei abgeschalteter elektronischer Schaltvorrichtung ermöglichenden Freilaufelement zwischen dem Bezugspotentialanschluss des Ausgangs und dem Ausgangsanschluss. Ein solches Verfahren umfasst die Schritte: Vergleichen des Stromflusses zwischen dem Eingang und dem Ausgangsanschluss mit einem einem vorbestimmten Ansprechstrom zugeordneten Ausschaltschwellwert; wenn der Stromfluss den Ausschaltschwellwert nicht übersteigt, Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung im Normalbetrieb, um elektrische Gleichstrom-Energie zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss zu leiten; wenn der Stromfluss den Ausschaltschwellwert übersteigt, Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung in einem Begrenzungsbetrieb, um den Stromfluss auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen durch Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung zum periodischen Aus- und Einschalten derart, dass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt während ein Sättigungszustand der Induktanz verhindert wird; Vergleichen der Zeitdauer des Begrenzungsbetriebs mit einem vorbestimmten Wert; und Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung um dauerhaft abzuschalten, wenn die Zeitdauer des Begrenzungsbetriebs den vorbestimmten Wert erreicht.

Ein solches Verfahren erzielt die vorteilhaften Wirkungen, wie sie oben unter Bezugnahme auf die erfindungsgemäße elektronische Schaltungseinrichtung beschrieben worden sind.

Der Wert des Stromes, auf den ein Laststrom im Begrenzungsbetrieb begrenzt wird, wird durch das Verhältnis der Einschaltzeit der elektronischen Schaltvorrichtung zu ihrer Pausenzeit bestimmt, beispielsweise durch Vergleichen eines Stromflusses in der Induktivität nach dem Einschalten der elektronischen Schaltvorrichtung im Taktbetrieb mit einem dem vorbestimmte Wert des Laststroms im Begrenzungsbetrieb äquivalenten Ausschaltschwellwert und Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung im Taktbetrieb, wenn der in der Induktivität fließende Strom den Schwellwert erreicht oder übersteigt.

Vorzugsweise entspricht der vorbestimmte Wert des Laststroms im Begrenzungsbetrieb dem vorbestimmten Ansprechstrom oder weicht von diesem um nicht mehr als 10% ab.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung stellt vorzugsweise nach dem dauerhaften Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung ein Signal für eine Endabschaltung zur dauerhaften galvanischen Trennung bereit, das beispielsweise zum Ansteuern eines Relais verwendet werden kann.

Vorzugsweise sieht ein Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung außerdem den Schritt des Empfangens von Steuerinformation für die elektronische Schaltungseinrichtung vor. Solche Steuerinformation kann beispielsweise Information bezüglich eines festzulegenden Ansprechstromwertes für den Begrenzungsbetrieb sein oder eine Information zum Festlegen der Zeitdauer, nach der beginnend mit dem Erfassen des Auftretens des Begrenzungsbetriebs eine elektronische Schaltvorrichtung dauerhaft abgeschaltet wird. Eine solche Steuerinformation kann auch eine Information zum Auffordern der Schaltungseinrichtung sein, einen momentanen Laststrom zu messen und den gemessenen Laststromwert aufzuzeichnen oder gegebenenfalls zu melden.

Demgemäss gibt eine Weiterbildung eines Verfahrens zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung einen Schritt des Meldens von Zustandsinformation bezüglich Zuständen der elektronischen Schaltungseinrichtung vor. Eine solche Meldung kann beispielsweise an eine zentrale Lastverteileinrichtung vorgenommen werden und kann Information über Zustände wie "Normalbetrieb", "Begrenzungsbetrieb", "abgeschaltet nach Überlast" umfassen oder Messwerte, wie einen aktuellen Eingangsspannungswert oder Laststromwert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung sind zum Messen eines momentanen Laststroms folgende Schritte vorgesehen:

– Variieren des Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms von einem Sollwert zu einem Wert, bei dem die Schaltungseinrichtung in den Begrenzungsbetrieb übergeht;
– Erfassen des zu diesem Zeitpunkt eingestellten Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms als Zustandsinformation der elektronischen Schaltungseinrichtung, und
– Zurückführen des Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms auf den Sollwert vor Ablauf der vorbestimmten Zeit.

Da ein dauerhaftes Abschalten der Schaltvorrichtung erst nach einigen Sekunden erfolgt, ist ein solches "Messverfahren" leicht realisierbar, ohne die Energieversorgung des Lastkreises oder die von zu der entsprechenden Schaltungseinrichtung parallel geschalteten Lastkreisen zu beeinträchtigen.

Falls die vorbestimmte Zeit bis zum dauerhaften Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung für ein solches Messverfahren zu kurz ist, kann ein solches Verfahren zusätzlich die Schritte des Variierens der vorbestimmten Zeit vor Durchführen der Messung und des Rückführens der vorbestimmten Zeit auf den vorherigen Wert umfassen.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein manipulationssicherer Rückstell-Betätiger, beispielsweise in Form einer Taste vorgesehen sein, mit der ein Lastkreis auf ein dauerhaftes Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung und eines gegebenenfalls zusätzlich ausgelösten Abschaltelementes mit galvanischer Trennung wie zum Beispiel eines Relais, eines Sicherungseinsatzes oder eines Leistungsschutzschalters auf einen Überlastfall hin wieder freigegeben werden kann.

Ferner kann eine Ausgestaltungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Meldelampen bzw. Leuchtdioden umfassen zum lokalen Anzeigen des Bereitschaftsbetriebs, eines Strombegrenzungsbetriebs, einer zu geringen Eingangsspannung, sowie des abgeschalteten Zustandes.

Außerdem kann ein Ein-/Aus-Schalter für den Lastzweig vorgesehen sein zum Veranlassen des Ein- bzw. Ausschaltens der elektronischen Schaltungseinrichtung einschließlich der elektronischen Schaltvorrichtung und gegebenenfalls eines zusätzlichen Abschaltelementes mit galvanischer Trennung.

Die vorliegende Erfindung wird Fachleuten leichter ersichtlich anhand von Ausführungsbeispielen, die nachstehend beispielhaft beschrieben werden unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen, in denen zeigt:

1 ein schematisches Übersichtsblockdiagramm einer elektronischen Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein schematisches Blockdiagramm zur detaillierten Darstellung von Elementen einer elektronischen Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 ein schematisches Blockdiagramm einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform der elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ein schematisches Blockdiagramm noch einer anderen bevorzugten Ausgestaltungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
5 ein schematisches Blockdiagramm mit einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß dem Stande der Technik.
1 zeigt in Form eines schematischen Prinzipblockdiagramms den Aufbau einer elektronischen Schaltungseinrichtung in beispielhafter Weise.
Wie in 1 gezeigt, enthält ein Gehäuse 10 einen geschalteten Spannungswandler 4 zum Umsetzen einer zugeführten Wechselspannung Ue in eine Gleichspannung Ui und zum Bereitstellen dieser Spannung Ui zwischen einer Klemme b1 und einem Bezugspotential b' für eine Sicherungsvorrichtung 2. Die Sicherungsvorrichtung 2 umfasst eine elektronische Schaltvorrichtung 3, eine Induktanz L1 und eine Detektorvorrichtung 5 zum Erfassen eines durch die Sicherungseinrichtung 2 fließenden Laststroms, in Serie zwischen einer Eingangsklemme b1 und einer Ausgangsklemme c1.
Die Reihenfolge der Detektoreinrichtung 5 und der Induktanz L1 kann hierbei vertauscht werden. Wie in diesem Ausführungsbeispiel angeordnet, erfasst die Detektoreinrichtung 5 einen durch die Induktanz L1 fließenden Strom, was, wie oben erwähnt, das Bestimmen des Abschaltzeitpunktes im Begrenzungsbetrieb erleichtert. Die Induktanz L1 hat einen Anschluss mit dem Ausgangsanschluss c1 verbunden und der andere Anschluss der Induktanz L1 ist in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem Ausgangsanschluss der elektronischen Schaltvorrichtung 3 verbunden und mit einem Anschluss eines Freilaufelementes V2, dessen anderer Anschluss derart mit dem Bezugspotential des Ausgangs c' verbunden ist, das dieses Freilaufelement V2 zwischen dem Bezugspotential c' des Ausgangs und dem Ausgangsanschluss c1 in Serie mit der Induktanz L1 geschaltet ist. Das Freilaufelement V2, das in der Darstellung der 1 einer Diode entspricht, ist derart gerichtet, dass das Freilaufelement V2 bei abgeschalteter elektronischer Schaltvorrichtung 3 ein Entmagnetisieren der Induktanz L1 ermöglicht. Im in 1 dargestellten Fall ist folglich die Kathode der Diode V2 mit der Induktanz L1 verbunden und die Anode der Diode V2 ist mit dem Bezugspotentialanschluss c' verbunden. Zwischen dem Ausgangsanschluss c1 und dem Bezugspotentialanschluss c' der elektronischen Schaltungseinrichtung ist eine externe Last RL1 angeschlossen.
In dem in 1 gezeigten Gehäuse 10 ist außerdem eine Steuereinrichtung 1 enthalten, die von der Detektorvorrichtung 5 mit erfassten Messwerten versorgt wird und die die elektronische Schaltvorrichtung 3 abhängig von diesen Messwerten steuert.
Nachstehend wird der Betrieb einer elektronischen Schaltungseinrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, beschrieben. Eine Wechselspannung Ue von beispielsweise 240V wird von dem geschalteten Spannungswandler 4 in eine Gleichspannung Ui von beispielsweise 24V umgesetzt. Ein Ausgangsanschluss des getakteten Spannungswandlers ist hierbei mit Bezugspotentialmasse bzw. einer Klemme b' verbunden und ein Ausgangsanschluss b1 des getakteten Spannungswandlers 4 liegt auf einem Strompfad zu einer Sicherungseinrichtung 2 mit der Detektorvorrichtung 5 zum Erfassen eines Stromflusses auf diesem Strompfad. Wie aus 1 zu erkennen ist, erfasst die Detektorvorrichtung 5 den Strom, der durch die Induktanz L1 fließt. Da dieser Strom durch die Induktanz L1 im Normalbetrieb und bei unveränderlicher Last kurz nach dem ersten Einschalten konstant ist, kann die Detektorvorrichtung in diesem Betriebszustand einen dem Laststrom entsprechenden Stom erfassen. Da die elektronische Schaltvorrichtung 3 im Begrenzungsbetrieb getaktet wird, d.h. mit einem vorgegebenen Pulspausenverhältnis ein- und ausgeschaltet wird während die Induktanz nicht in Sättigung kommt, erfasst die Detektoreinrichtung 5 in diesem Betriebszustand beginnend mit dem Einschalten der elektronische Schaltvorrichtung 3 jeweils einen von dem zum Zeitpunkt des Einschaltens vorliegenden Strom ausgehend ansteigenden, sägezahnförmig verlaufenden Strom, so dass der von der Detektoreinrichtung 5 erfasste momentane Stromwert in der Steuereinrichtung 1 mit einem dem Begrenzungsstromwert entsprechenden Schwellwert, d.h. mit dem einem vorbestimmten Ansprechstrom zugeordneten Ausschaltschwellwert verglichen werden kann um innerhalb jeder Taktperiode im Begrenzungsbetrieb das Ende der Einschaltzeit bzw. den Beginn der Pausenzeit zu bestimmen. Nach dem Abschalten fällt der Strom in der Induktanz L1 konstant sägezahnförmig ab, wobei die Neigung der Stromkurve über die Zeit abhängig ist von der Größe der Last RL1. Das Ende der Pausenzeit bzw. der Beginn der Einschaltzeit der nächsten Periode kann daher durch vergleichen dieses Stroms durch die Induktanz L1 mit dem dem vorbestimmten Ansprechstrom zugeordneten Wiedereinschaltschwellwert ermittelt werden, wobei die Taktfrequenz festgelegt wird in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen Ausschaltschwellwert und Wiedereinschaltschwellwert und der Last.
Wenn die Steuereinrichtung 1 erfasst, dass ein durch die Detektorvorrichtung 5 fließender Strom den Stromwert eines Ansprechstroms nicht übersteigt, steuert die Steuereinrichtung 1 die elektronische Schaltvorrichtung 3 an, um durchzuschalten. Hierdurch wird das vom Bezugspotential b' bzw. c' verschiedene Potential der Spannung Ui über die elektronische Schaltvorrichtung 3 und die nachgeschaltete Induktanz L1 an die Ausgangsklemme c1 verbunden und ein durch die elektronische Schaltvorrichtung 3 und die Induktanz L1 fließender Strom fließt durch die Last RL1.
Bestimmt die Steuereinrichtung 1 mit Hilfe der Detektorvorrichtung 5, dass ein durch die Detektorvorrichtung 5 fließender Strom größer ist, als der Ansprechstrom und insbesondere als ein dem Ansprechstrom zugeordneter Ausschaltschwellwert, steuert die Steuereinrichtung 1 die elektronische Schaltvorrichtung 3 aus und nach Unterschreiten der dem vorbestimmten Ansprechstrom zugeordneten Wiedereinschaltschwellwerts wieder ein. Im eingeschalteten Zustand der elektronischen Schaltvorrichtung 3 wird hierbei die Induktanz L1 aufmagnetisiert und wenn die elektronische Schaltvorrichtung 3 gesteuert durch die Steuereinrichtung 1 ausschaltet, fließt der Strom durch die Last RL1 über das Freilaufelement V2 und entmagnetisiert die Induktanz L1.
Der maximale Strom in der Induktanz L1 und der Induktivitätswert der Induktanz L1 werden so abgestimmt, dass die Induktanz L1 nicht in Sättigung kommt.
Auf diese Weise wird ein Übersteigen des maximal zulässigen Stroms durch das Begrenzen des in der Induktanz fießenden Stroms auf den Ausschaltschwellwert wirksam unterbunden.
Die Steuereinrichzung erfasst die Zeit ab dem erstmaligen Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung 3 im Begrenzungsbetrieb, beispielsweise durch Starten eines mit fester Frequenz getakteten Zählers (in den Figuren nicht explizit dargestellt) und vergleicht basierend hierauf die Dauer des Begrenzungsbetriebs mit einem vorgegebenen Wert. Wird eine durch diesen vorgegebenen Wert festgelegte maximal zulässige Begrenzungsbetriebsdauer erreicht oder überschritten, Steuert die Steuereinrichtung die elektronische Schaltvorrichtung 3 an, um dauerhaft abzuschalten. Eine Zeiterfassung für den Begrenzungsbetrieb wird daraufhin, oder falls der Begrenzungsbetrieb vor Zeitablauf durch Abnahme der Belastung beendet worden ist, beendet und ggf. zurückgestellt.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf 2 der detaillierte Aufbau und die Funktion einer Sicherungsvorrichtung 2, wie sie in einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß 1 verwendet werden kann sowie eine Steuereinrichtung 1 anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben.
Das schematische Blockdiagramm gemäß 2 zeigt eine besonders günstige Ausführungsform einer Sicherungsvorrichtung 2 mit Eingangsklemmen b1, b' zum Einspeisen einer Gleichspannung und Ausgangsklemmen c1, c' zum Abgeben einer Gleichspannung an eine Last. Zum Ausgleich von Eingangsspannungswelligkeit und zum Verringern der Auswirkung einer innerhalb der Sicherungsvorrichtung 2 durch Schaltbetrieb produzierten Spannungswelligkeit auf vorangeschaltete bzw. parallel geschaltete Stufen ist zwischen den Eingangsklemmen b1, b' ein erster Kondensator C1 vorgesehen.
Zwischen der Eingangsklemme b1 und der Ausgangsklemme c1 ist ein Leistungsfeldeffekttransistor V1 als elektronische Schaltvorrichtung in Serie geschaltet, der derart zwischen der Eingangsklemme b1 und der Ausgangsklemme c1 in Serie zu dem Messwiderstand R1 geschaltet ist, dass er im durchgeschalteten Zustand einen Strom von der Eingangsklemme b1 zur Ausgangsklemme c1 führt. Das Steuergate des Feldeffekttransistors V1 ist mit der elektronischen Schaltvorrichtung 1 verbunden. Der Anschluss des Feldeffekttransistors V1 auf der Seite der Ausgangsklemme c1 ist mit der Kathode einer Freilaufdiode V2 verbunden und mit einem Anschluss einer Induktanz L1. Die Anode der Freilaufdiode ist gegen Bezugspotential verbunden, das der Eingangsklemme b' und der Ausgangsklemme c' gemeinsam ist.
Als Detektoreinrichtung zum Erfassen eines Stromflusses in der Sicherungsvorrichtung 2 ist ein zwischen der anderen Anschlussklemme der Induktanz L1 und der Ausgangsklemme c1 in Serie verbundener Messwiderstand R1 vorgesehen, wobei die in 2 dargestellte Steuereinrichtung 1 eingerichtet ist, um auf beiden Seiten dieses Messwiderstandes R1 einen Spannungswert zu messen und aus der sich ergebenden Differenzspannung und dem Widerstandswert den durch den Messwiderstand fließenden Strom zu ermitteln.
Die andere Anschlussklemme des Messwiderstandes R1 ist in der Darstellung gemäß 2 mit einer optionalen in unterbrochenen Linien umrahmten zusätzlichen Abschalteinheit EA mit galvanischer Trennung wie zum Beispiel einem Relais, einem Sicherungseinsatz oder einem Leitungsschutzschalter verbunden, dessen anderer stromführender Anschluss mit der Ausgangsklemme c1 verbunden ist. Die Abschalteinheit EA hat einen Steuereingang, der mit der Steuereinrichtung 1 verbunden ist. Parallel zu den Ausgangsklemmen c1 und c' ist, in der Darstellung nach 2 zwischen der Abschalteinheit EA und der Induktanz L1 bzw. dem Messwiderstand R1 ein Kondensator C2 verbunden zum Reduzieren der Welligkeit einer Ausgangsspannung, insbesondere im Begrenzungsbetrieb.
Die Funktionsweise der in 2 dargestellten Sicherungsvorrichtung 2 entspricht der der in 1 dargestellten, sodass die Beschreibung davon hier weggelassen wird.
In 2 sind zu der Steuereinrichtung 1 auch externe Zusatzeinrichtungen dargestellt, die optional vorgesehen sein können. Insbesondere ist eine Fernsteuereinrichtung RC über eine Schnittstelle IF anschließbar vorgesehen, um der Steuereinrichtung 1 Steuerinformation zukommen zu lassen und Meldungen von der Steuereinrichtung 1 zu empfangen. Die Fernsteuereinrichtung RC hat gemäß der Darstellung nach 2 folgende Funktionsanschlüsse:
einen Anschluss zum Ein- bzw. Ausschalten, einen Anschluss zum Zurücksetzen einer im Überlastfall abgeschalteten Sicherungseinrichtung 2, einen Anschluss zum Mitteilen des Eingangsspannungszustandes und einen Anschluss zum Mitteilen eines Ausgangsspannungszustandes.
Zudem sind an der Steuereinrichtung 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels Meldelampen zum lokalen Anzeigen von Betriebszuständen der elektronischen Schaltungseinrichtung vorgesehen, eine Vorrichtung zur Stromeinstellung, d.h. zum Einstellen eines Ansprechstromwertes und/oder eines Begrenzungsstromwertes, eine Einrichtung zur Zeiteinstellung, d.h. zum Einstellen der Zeit, nach der bei Auftreten des Begrenzungsbetriebs die Steuereinrichtung 1 den Feldeffekttransistor V1 und gegebenenfalls das Abschaltelement EA abschaltet. Außerdem ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an der Steuereinrichtung 1 eine Rücksetztaste angeschlossen zum Zurücksetzen einer im Überlastfall abgeschalteten Sicherungsvorrichtung 2 und ein Ein-/Aus-Schalter zum Einsschalten bzw. Ausschalten der elektronischen Schaltungseinrichtung.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das schematische Blockdiagramm der 3 eine weitere Ausführungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
3 zeigt eine spezifische Ausführungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der Erfindung für den Fall, dass in einem Gehäuse 10 ein geschalteter Spannungswandler 4 zum Umsetzen einer an einem Eingang anliegenden Eingangswechselspannung Ue in eine Gleichspannung Ui vorgesehen ist, wobei diese Gleichspannung Ui an einem ungesicherten Ausgang mit einer Ausgangsklemme c0 und einer Bezugspotentialklemme c' als Ausgangsspannung Ua0 zum Anlegen an eine Last RL0 ausgegeben wird. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die von dem geschalteten Spannungswandler 4 abgegebene Spannung Ui außerdem an zwei parallel geschaltete Sicherungsvorrichtungen 2a' und 2b' angelegt. Diese Sicherungsvorrichtung 2a' und 2b' können in gleicher Weise aufgebaut sein wie die in 1 gezeigte oder wie die in 2 gezeigte Sicherungsvorrichtung 2. Eine in dem Gehäuse 10 ebenfalls enthaltene Steuereinrichtung 1 steuert die beiden Sicherungsvorrichtungen 2a' und 2b' wie es unter Bezugnahme auf die 1 oder 2 beschrieben worden ist. Zur Vereinfachung der Darstellung sind hierbei alle Steuerleitungen sowie Leitungen, die zur Stromerfassung bzw. Spannungserfassung erforderlich sind als eine einzelne unterbrochene Linie dargestellt.
Die Sicherungsvorrichtung 2a' stellt an einem Ausgang mit einer Ausgangsklemme c1 und dem Bezugspotential c' eine Ausgangsspannung Ua1 zum Anlegen an eine Last RL1 bereit.
Die Sicherungsvorrichtung 2b stellt an einem Ausgang mit einer Ausgangsklemme c2 und dem Bezugspotential c' eine Ausgangsspannung Ua2 zum Anlegen an eine Last RL2 bereit.
Die internen Abläufe der elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß 3 entsprechen den unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschriebenen Abläufen, so dass deren Wiederholung hier weggelassen wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf 4 eine weitere Ausgestaltungsform einer elektronischen Schaltungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer elektronischen Schaltungseinrichtung, bei der in einem Gehäuse 10 vier Sicherungsvorrichtungen 2a, 2b, 2c bzw. 2d und eine Steuereinrichtung 1 enthalten sind. An Eingangsklemmen b, b' wird eine Eingangsgleichspannung von im vorliegenden Ausführungsbeispiel 24V angelegt, wobei die Eingangsklemme b' auf Bezugspotential gelegt ist.
Die Eingangsspannung Ue wird in zueinander parallel geschaltete Eingänge der vier Sicherungsvorrichtungen 2a, 2b, 2c bzw. 2d eingespeist. Die Sicherungsvorrichtungen 2a, 2b, 2c bzw. 2d werden jeweils von der Steuereinrichtung 1 gesteuert wie es in Bezug auf entsprechende Sicherungseinrichtungen 2 unter Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert worden ist. Jede der Sicherungsvorrichtungen 2a, 2b, 2c und 2d speist jeweils über Ausgangsklemmen c1, c2, c3 bzw. c4 und das zugeordnete Bezugspotential c' Ausgangslastkreise mit Lasten RL1, RL2, RL3 bzw. RL4, hierbei an den Ausgangsklemmen eine entsprechende Ausgangsspannung Ua1, Ua2, Ua3 bzw. Ua4 abgebend.
Der Vorteil einer Anordnung gemäß 4 ist, dass mit Hilfe einer einzigen Steuereinrichtung 1 vier Lastkreise betrieben werden können, wobei bedarfsweise auch mehrere elektronische Schaltungseinrichtungen gemäß 4 parallel an eine einzige Gleichstromenergiequelle anschließbar sind, um eine entsprechend komplexe Verteilerstruktur aufzubauen.
Obwohl im vorliegenden Fall die Anzahl der von einer einzigen Steuereinrichtung gesteuerten Sicherungsvorrichtungen eine, zwei oder vier sind, kann die Anzahl von durch eine einzige Steuereinrichtung gesteuerten Sicherungsvorrichtungen auch eine von diesen Zahlen abweichende Anzahl sein.
Auch ist, obwohl in den vorangegangenen Beispielen als elektronische Schaltvorrichtung ein Feldeffekttransistor erwähnt worden, die elektronische Schaltvorrichtung nicht hierauf beschränkt. Es kann sich auch um einen Bipolar-Transistor, ein Triak, einen entsprechend beschalteten Tyristor oder einen BI-MOS-Transistor handeln. Selbstverständlich kann die elektronische Schaltvorrichtung auch einen optisch gesteuerten Transistor einschließen. Insbesondere ist die elektronische Schaltvorrichtung nicht auf die Verwendung eines einzelnen Halbleiterelements beschränkt, sonder kann auch aus einer Kombination mehrer Halbleiterelemente bestehen, die die Funktionalität eines Schalters liefern.
Auch wenn in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen als Freilaufelement eine Diode verwendet worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Diode als Freilaufelement beschränkt. Neben einer üblichen Halbleiterdiode kann auch eine Schottkydiode verwendet werden, ein synchron gesteuerter Halbleiterschalter oder eine andere gleichwirkende Vorrichtung.

Claims

Elektronische Schaltungseinrichtung mit Überstromsicherung zum Abgeben elektrischer Gleichstrom-Energie an einen Lastkreis, umfassend: – einen Eingang zum Zuführen elektrischer Energie (Ue); – einen mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) und einen Bezugspotentialanschluss (c') aufweisenden Ausgang; – eine Erfassungseinrichtung (5, R1) zum Erfassen des Stromflusses zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss (c1); – eine elektronische Schaltvorrichtung (3), – eine Steuereinrichtung (1) zum Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung (3) um im Normalbetrieb elektrische Gleichstrom-Energie zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) zu leiten und um bei Erreichen eines vorbestimmten Ansprechstroms in einem Begrenzungsbetrieb einen Strom der elektronischen Schaltungseinrichtung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen und bei einem Andauern des Begrenzungsbetriebs für eine vorbestimmte Zeit, dauerhaft abzuschalten, dadurch gekennzeichnet, – dass in Serie zwischen der elektronischen Schaltvorrichtung (3) und dem mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) eine Induktanz (L1) geschaltet ist, – dass diese Induktanz (L1) außerdem zwischen einem Bezugspotentialanschluss (c') des Ausgangs und dem mindestens einen Anschluss des Ausgangs mit einem ein Entmagnetisieren der Induktanz (L1) bei abgeschalteter elektronischer Schaltvorrichtung (3) ermöglichenden Freilaufelement (V2) in Serie geschaltet ist, und – dass die Steuereinrichtung (1) ausgestaltet ist um die elektronische Schaltvorrichtung (3) im Begrenzungsbetrieb derart zum periodischen Aus- und Einschalten zu steuern, dass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt während ein Sättigungszustand der Induktanz (L1) verhindert wird.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geschalteten Spannungswandler (4) zum Umsetzen der zugeführten elektrischen Energie (Ue) in elektrische Energie (Ui) zum Ausgeben an eine Last (RL1, RL2, ...), wobei die Ausgangsgröße (Ui) des geschalteten Spannungswandlers (4) der elektronischen Schaltvorrichtung (3) zugeführt wird.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Begrenzungsbetrieb begrenzte Strom ein Ausgangsstrom der Schaltungseinrichtung ist.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Begrenzungsbetrieb begrenzte Strom ein Eingangsstrom der Schaltungseinrichtung ist.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Begrenzungsbetrieb begrenzte Strom ein durch die Induktanz (L1) fließender Strom ist.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere, jeweils mindestens einen Ausgangsanschluss (c1, c2, c3, c4) aufweisende Ausgänge, wobei jeder dieser Ausgänge eine elektronische Schaltvorrichtung (3, V1), eine Induktanz (L1) und ein Freilaufelement (V2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang zum Empfangen elektrischer Energie (Ue) ausgestaltet ist, deren Spannung näherungsweise einer Spannung (Ua) der von der Schaltvorrichtung (3, V1) zum Ausgang zu leitenden Gleichstromenergie entspricht.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang ausgestaltet ist zum Empfangen einer elektrischen Energie (Ue), deren Nennspannungswert sich von der Spannung der elektrischen Gleichstromenergie (Ui), die von der Schaltvorrichtung (3, V1) zu dem Ausgangsanschluss (c1) geleitet wird, unterscheidet.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang ausgestaltet ist zum Empfangen einer Wechselspannung.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit eine Dauer von mindestens 1 Sekunde aufweist.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit in einem Bereich von 3-5 Sekunden liegt.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (1) ausgestaltet ist, um die elektronische Schaltvorrichtung (3, V1) im Begrenzungsbetrieb mit einer Frequenz von mindestens 100 kHz ein- und auszuschalten.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, eine Wählvorrichtung zum Einstellen des Ansprechstroms, bei dessen Überschreiten die Steuereinrichtung (1) die elektronische Schaltvorrichtung (3, V1) in den Begrenzungsbetrieb versetzt.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Ansprechstroms maximal 5% von dem diesem Ansprechstroms zugeordneten Strom im Begrenzungsbetrieb nach oben oder unten abweicht.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wählvorrichtung zum Einstellen der als Abschaltverzögerung vorbestimmten Zeit.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (1) ausgestaltet ist um nach dem Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) ein Signal bereitzustellen für eine Endabschaltung zur dauerhaften galvanischen Trennung.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ein Relais (EA) im Lastkreis, um angesteuert durch die Steuereinrichtung (1) den Lastkreis dauerhaft galvanisch zu trennen.
Elektronische Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Schnittstelle (IF) zum Empfangen von Steuerinformation für die elektronische Schaltungseinrichtung und zum Melden von Zustandsinformation bezüglich Zuständen der elektronischen Schaltungseinrichtung.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung zum Abgeben elektrischer Gleichstrom-Energie an einen Lastkreis, wobei die elektronische Schaltungseinrichtung einen Eingang zum Zuführen elektrischer Energie umfasst, einen mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) und einen Bezugspotentialanschluss (c') aufweisenden Ausgang, eine Erfassungseinrichtung (5, R1) zum Erfassen des Stromflusses zu dem Ausgangsanschluss (c1), und eine elektronische Schaltvorrichtung (3, V1); und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Vergleichen eines Stromflusses zwischen dem Eingang und dem Ausgang mit einem vorbestimmten Ansprechstrom; – wenn der Stromfluss den vorbestimmten Ansprechstrom nicht übersteigt, Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) im Normalbetrieb, um elektrische Gleichstrom-Energie zu dem mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) zu leiten, und – wenn der Stromfluss den vorbestimmten Ansprechstrom übersteigt, Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) in einem Begrenzungsbetrieb, um den Strom zwischen dem Eingang und dem Ausgang der elektronischen Schaltungseinrichtung auf einen vorbestimmten Wert zu begrenzen; – Vergleichen der Zeitdauer des Begrenzungsbetriebs mit einem vorbestimmten Wert; und – Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) um dauerhaft abzuschalten, wenn die Zeitdauer des Begrenzungsbetriebs den vorbestimmten Wert erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungseinrichtung außerdem eine Induktanz (L1) umfasst, die in Serie zwischen der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) und dem Ausgang geschaltet ist und außerdem zwischen dem Bezugspotentialanschluss (c') des Ausgangs und dem mindestens einen Ausgangsanschluss (c1) des Ausgangs mit einem ein Entmagnetisieren der Induktanz (L1) bei abgeschalteter elektronischer Schaltvorrichtung (3, V1) ermöglichendem Freilaufelement (V2) in Serie geschaltet ist, und dass das Verfahren außerdem den Schritt umfasst: – Ansteuern der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1) im Begrenzungsbetrieb zum periodischen Aus- und Einschalten derart, dass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt während ein Sättigungszustand der Induktanz (L1) verhindert wird.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert des Stroms im Begrenzungsbetrieb dem vorbestimmten Ansprechstrom entspricht.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der im Begrenzungsbetrieb begrenzte Strom ein Ausgangsstrom der Schaltungseinrichtung ist.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der im Begrenzungsbetrieb begrenzte Strom ein Eingangsstrom der Schaltungseinrichtung ist.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Bereitstellens eines Signals für eine Endabschaltung zur dauerhaften galvanischen Trennung nach dem Abschalten der elektronischen Schaltvorrichtung (3, V1).
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Empfangens von Steuerinformation für die elektronische Schaltungseinrichtung.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt des Meldens von Zustandsinformation in Bezug auf Zustände der elektronischen Schaltungseinrichtung.
Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schaltungseinrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte; – Variieren des Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms von einem Sollwert zu einem Wert, bei dem die Schaltungseinrichtung in den Begrenzungsbetrieb übergeht; – Erfassen des zu diesem Zeitpunkt eingestellten Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms als Zustandsinformation der elektronischen Schaltungseinrichtung, und – Zurückführen des Wertes des vorbestimmten Ansprechstroms auf den Sollwert vor Ablauf der vorbestimmten Zeit.