DE2010208B2 - Vorrichtung zum Schutz elektrischer Schaltkreise - Google Patents

Vorrichtung zum Schutz elektrischer Schaltkreise

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DE2010208B2 DE2010208A DE2010208A DE2010208B2 DE 2010208 B2 DE2010208 B2 DE 2010208B2 DE 2010208 A DE2010208 A DE 2010208A DE 2010208 A DE2010208 A DE 2010208A DE 2010208 B2 DE2010208 B2 DE 2010208B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 10 05 261 bekannt Bei dieser ist eine Zenerdiode \ύ Reihe mit einem Widerstand zu einem gesteuerten Halbleiterschalter parallel geschaltet und mit den ί Anschlußklemmen des zu schützenden Schaltkreises verbunden. Wenn die Versorgungsspannung einen bestimmten Wert überschreitet, wird die Impedanz dieser Vorrichtung niedrig und verhindert das weitere Ansteigen der Versorgungsspannung; gleichzeitig wird
ίο eine den zu schützenden Kreis abschaltende Sicherung ausgelöst, wodurch jedoch bei Wegfall der Überspannung eine Rückkehr dieses Kreises in den normalen Betriebszustand verhindert wird. Aus der US-PS 32 96 498 ist eine Einrichtung zur Steuerung des
ι s Betriebes eines Relais bekannt, durch die eine dauernde Erregung der Relaiswicklung auch dann möglich ist, wenn die Versorgungsspannung eine Wechselspannung ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß bei kurzzeitigem Überschreiten der Versorgungsspannung der zu schützende Kreis nicht abgeschaltet, sondern kontinuierlich weiterversorgt wird.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
jo Die Vorrichtung kann unabhängig von dem zu schützenden Kreis parallel zu den Versorgungsspannungsanschlüssen geschaltet sein und unabhängig von einer gesonderten Energiequelle oder einer Hilfsschaltung betrieben werden, die bei Wegfall der Überspannung dem gesteuerten Halbleiterschalter eine derart niedrige Spannung zuführt, daß dieser wieder in den gesperrten Zustand zurückkehrt. Die Vorrichtung kann leicht derart abgewandelt werden, daß ihr Innenwiderstand an den Innenwiderstand der Energiequelle oder
w des zu schützenden Kreises angepaßt ist.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild, bei dem die Kurzzeitschutzeinrichtung zwischen einer Energiequelle und einem zu schützenden Schaltkreis liegt,
F i g. 2 ein Schaltbild einer Kurzzeitschulzeinrichtung, F i g. 3 den Spannungsverlauf an der Einrichtung nach F i g. 1 und
so Fig.4 bis 12 Schaltbilder von Modifikationen der Grundschaltung nach F i g. 2.
Insbesondere in F i g. i ist eine Energiequelle 20 über ein Paar von Ausgangsleitungen 32 und 34 an einen elektrischen Schaltkreis 22 angeschlossen. Eine Kurzzeitschutzeinrichtung 24 ist direkt parallel zur Verbindung zwischen der Energiequelle 20 und dem geschützten Schaltkreis 22 gelegt.
Die Kurzzeitschutzeinrichtung 24 ist eine in sich geschlossene Einheit mit Innencharakteristiken, die
ho selektiv durch die besonderen Innencharakteristiken und Anforderungen an die Energiequelle 20 und den geschützten elektrischen Schaltkreis 22 bestimmt werden. So können verschiedene Energiequellen 20 mit unterschiedlichen Charakteristiken mit verschiedenen
κ» elektrischen Schaltkreisen 22 verwendet werden, und eine besondere Kurzzeitschutzeinrichtung 24 kann ausgewählt werden, um den notwendigen Schutz für den elektrischen Kreis zu liefern.
Ein Schaltkreis 26 für die Kurzzeitschutzeinrichtung 24 ist in F i g. 2 dargestellt Eine Vielzahl von Dioden D \, D2, D3,... On ist in Reihe mit einem gesteuerten Gleichrichter SCR 1 zwischen positiven und negativen Klemmen 28 bzw. 30 des Schaltkreises 2i angeschlossen. Im Betrieb sind die positiven und negativen Klemmen 28,30 des Schaltkreises 26 an die jeweiligen positiven und negativen Ausgangsieitungen 32 bzw. 34 der in F i g. 1 gezeigten Energiequelle 20 gelegt.
In Abwesenheit von Spannungsstößen befindet sich ι ο der Gleichrichter SCR 1 in nichtleitendem oder »Aus«-Zustand Um den gesteuerten Gleichrichter 5CRl zu triggern, wenn ein Spannungsstoß an den positiven und negativen Klemmen 28,30 auftritt, ist eine Zenerdiode ZNR X in Reihe zu Widerständen R 1 und R 2 zwischen die Klemmen 28 und 30 parallel zu den Dioden D ι bis Dn und dem gesteuerten Gleichrichter SCR 1 gelegt Die Zenerdiode ZNR 1 ist in Sperrichtung vorgespannt, indem ihre Kathode an die positive Klemme 28 angeschlossen ist Die Gatterzuführung 35 des gesteuerten Gleichrichters SCRi ist an die Verbindung zwischen den Widerständen R1 und R 2 angeschlossen. Die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZNR1 und die Widerstandswerte der Widerstände R1 und R 2 sind so gewählt, daß die Zenerdiode leitend wird, wenn die Spannung zwischen den positiven und negativen Klemmen 28,30 eine bestimmte vorgewählte Schwellwertspannung überschreitet. Wird die Zenerdiode ZNRX leitend, so wird die am Widerstand R 2 entstehende Spannung an das Gatter 35 des gesteuerten !11 Gleichrichters SCR X gelegt, wodurch der Gleichrichter in den leitenden Zustand gesteuert wird.
Die Schwellwertspannung, die zwischen den positiven und negativen Klemmen 28, 30 des Schaltkreises 26 auftreten muß, bevor die Zenerdiode ZNR1 leitend wird, wird normalerweise mit einem Wert oberhalb der normalen Ausgangsspannung der Energiequelle 20, jedoch unterhalb der maximalen Spannung gewählt, die an den geschützten Schaltkreis 22 ohne Schaden angelegt werden kann. ·*ο
Ist die Ausgangsspannung der Energiequelle 20 wenigstens gleich oder größer als die gewählte Schwellwertspannung, so wird der gesteuerte Gleichrichter SCR X in den leitenden Zustand gesteuert. Strom von der positiven Klemme 28 fließt über die Reihenschaltung der Dioden D\ bis Dh und den gesteuerten Gleichrichter SCR 1, und die Spannung, die zwischen den positiven und negativen Klemmen 28, 30 auftritt, ist die Summe der Vorwärtsspannungsabfälle der Dioden und des gesteuerten Gleichrichters. Diese Spannung wird im folgenden als »Klemmspannung« bezeichnet
Der Spannungssprung oberhalb der Klemmspannung muß notwendigerweise als Spannungsabfall an dem Innenwiderstand der Energiequelle 20 auftreten. So wird die Größe des Stroms, der durch die Dioden D1 bis Dn und den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 fließen kann, zum größten Teil durch den Innenwiderstand der Energiequelle 20 bestimmt. Die Stromarbeitscharakteristiken der Dioden D1 bis Dn und der gesteuerte μ Gleichrichter SCR 1 sollten entsprechend gewählt werden. Auf jeden Fall soll darauf hingewiesen werden, daß die zwischen den positiven und negativen Klemmen 28,30 des Schaltkreises 26 auftretende Spannung, wenn der gesteuerte Gleichrichter SCRl getriggert wird, n, nicht wesentlich über die Klemmspannung steigen kann, die durch die Vorwärtsspannungsabfälle der Dioden D \ bis Dn und den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 bestimmt ist
Eine Eigenschaft des gesteuerten Gleichrichters (Siliziumgleichrichter), beispielsweise des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 ist, daß dieser, wenn er einmal gezündet worden ist, im leitenden Zustand verbleibt, selbst dann, wenn die Zündspannung beseitigt wurde; er kehrt erst dann in seinen nichtleitenden Zustand zurück, wenn der Strom durch die Anoden-Kathoden-Verbindung des gesteuerten Gleichrichters unter eine bestimmte Höhe gebracht wird. Nach der Ausführungsform des in F i g. 2 gezeigten Schaltkreises 26 wird der Strom durch den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 wirksam unter den Haltestrom gebracht, indem ein Vorspannungspotential in Reihe mit dem Gleichrichter geliefert wird, welches aus der Summe der Vorwärtsspannungsabfälle der Dioden D \ bis Dn besteht Indem eine ausreichende Anzahl von Dioden D\ bis Dn gewählt wird, übersteigt das Vorspannungspotential an den Dioden und der Vorwärtsspannungsabfall an dem gesteuerten Gleichrichter SCR 1 die normale Ausgangsspannung der Energiequelle 20. Daher nimmt, während der fallende Spannungsstoß sich einem Niveau gleich dem der Summe aus den Vorwärtsspannungsabfällen an den Dioden D \ bis Dn und dem gesteuerten Gleichrichter SCR 1 nähert, der Strom durch die Dioden und den gesteuerten Gleichrichter ab, bis er das Haltestromniveau für den gesteuerten Gleichrichter erreicht Der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 wird dann in den nichtleitenden Zustand gesteuert.
Vorzugsweise wird die Summe der Vorwärtsspannungsabfälle an den Dioden D\ bis Dn und dem gesteuerten Gleichrichter SCR 1 oder der Klemmspannung so gewählt, daß sie geringfügig über der normalen Ausgangsspannung der Energiequelle 20 liegt Hierdurch soll sichergestellt werden, daß die Ausgangsspannung der Energiequelle 20 immer ausreichend unter die Klemmspannung abfällt, damit der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 zum Kommutieren gebracht wird.
Die Arbeitsweise des Schaltkreises 26 für die Kurzzeitschutzeinrichtung 24 ist graphisch in Fig.3 dargestellt, in der die Ausgangsspannung der Energiequelle 20 (in durchgezogenen Linien dargestellt) als Funktion der Zeit T aufgetragen ist. Die normale Ausgangsspannung V0 ist konstant bis auf den überlagerten Spannungsstoß (durch die gestrichelt dargestellte Kurve angedeutet). Die Schwellwertspannung VV ist mit einer gestrichelten Bezugslinie oberhalb des Niveaus der Ausgangsspannung V0 angegeben, und das ebenfalls gestrichelt angedeutete Niveau der Klemmspannung Vc befindet sich zwischen dem Niveau der Schwellwertspannung W und dem der Ausgangsspannung V0.
Die Ausgangsspannung ist konstant bis zum Zeitpunkt ίο, wo ein Spannungsstoß oder Spannungssprung angenommen wird, der sich der normalen Ausgangsspannung Vo überlagert Die Ausgangsspannung steigt ziemlich steil entsprechend dem Spannungssprung an, bis die Schwellwertspannung VV erreicht ist Zu diesem Zeitpunkt wird der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 gezündet. Die Ausgangsspannung überschreitet geringfügig die Schwellwertspannung VV aufgrund der Tatsache, daß eine kurze Zeit erforderlich ist, um den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 einzuschalten. Ist der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 eingeschaltet, so wird die Ausgangsspannung schnell auf das Niveau der Klemmspannung Vcetwa zum Zeitpunkt 11 gebracht.
Die Ausgangsspannung verbleibt dann im wesentlichen auf dem Wert der Klemmspannung Vc über dem
größten Teil des Restes des Spannungsstoßes. Fällt die Spannungsstoßspannung auf das Niveau der Klemmspannung Vc zu einem Zeitpunkt f 2, so wird der Strom durch die Dioden D\ bis Dn und den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 unter den Haltestrom für den gesteuerten Gleichrichter reduziert, und der gesteuerte Gleichrichter wird in seinen nichtleitenden Zustand rückgestellt. Die Ausgangsspannung fällt dann auf das normale Niveau der Ausgangsspannung V»
Es soll darauf hingewiesen werden, daß die besonderen Spannungswerte für die Schwellwertspannung Vr, die Klemmspannung Vc und die Ausgangsspannung V0 für den Schaltkreis 26 durch die Charakteristiken der besonderen Komponenten im Kreis festgelegt werden. Wiederum werden diese Spannungswerte entsprechend den Einzelcharakteristiken der Energiequelle 20 und des geschützten elektrischen Schaltkreises 22 gewählt. Weiterhin werden die Ströme, welche die Dioden D1 bis Dn und der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 in der Lage sein muß zu führen, zum Teil durch die Ausgangsspannung V0 der Energiequelle 20 und dessen Innenwiderstand bestimmt.
Um die Schwellwertspannung VY einstellen zu können, kann ein Schaltkreis 36 nach F i g. 4 verwendet werden. Beim Schaltkreis 36 nach Fig.4 ist der feste Widerstand R1 nach F i g. 2 ersetzt durch einen einstellbaren Widerstand A3. In jeder Hinsicht ist der Schaltkreis 36 nach F i g. 4 gleich dem Schaltkreis 26 nach Fig.2. Da die Schwellwertspannung Vrbestimmt wird durch die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZNR 1 und die Widerstandswerte der Widerstände R 2 und R 3, kann die Schwellwertspannung durch Verändern des Widerstandswertes des Widerstandes Λ 3 eingestellt werden.
Es hat sich herausgestellt, daß für bestimmte Anwendungsfälle es wünschenswert ist, die Dioden D1 bis Dn und den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 direkt an die Energiequelle zu legen, den Spannungsstoß jedoch an entfernter Stelle zu ermitteln, beispielsweise am Ausgang eines Spannungsreglers. Für diese Anwendungsfälle kann ein Schaltkreis 38, wie in Fig.5 dargestellt, Verwendung finden. Arbeitsweise und Komponententeile sind die gleichen wie beim Schaltkreis 26 der F i g. 2; der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 wird jedoch nur dann getriggert, wenn die zwischen einer Fernmeßklemme 40 und der negativen Klemme 30 des Schaltkreises 38 auftretende Spannung die Schwellwertspannung VVerreicht.
Während die Einschaltzeit eines gesteuerten Gleichrichters, beispielsweise des Gleichrichters SCRi, gewöhnlich kurz ist, können die Einschaltzeiten der Dioden D1 bis Dn in einigen Fällen beachtlich länger sein. Für Stöße mit sehr kurzer Steigzeit in der Nähe von lOOOV/sec kann der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 mit dem Einschalten beginnen, der Kurzzeitschutzeffekt des Schaltkreises 26 der F i g. 2 wird aber erst dann wirksam, wenn die Dioden D \ bis D/v auch leitend werden. Für Stöße mit schneller Steigzeit kann die Stoßspannung auf ein Niveau wesentlich höher als die Schwellwertspannung VV steigen, bevor die Dioden D1 bis Dn leitend werden. Da hierdurch der Zweck der Kurzzeitschutzeinrichtung 24 in Fortfall käme, können bei Anwendungsfällen, wo sehr schnelle Kurzzeitstöße auftreten, Schaltkreise wie ein Schaltkreis 42 nach F i g. 6 verwendet werden.
Beim Schaltkreis 42 ist ein Kondensator CI parallel zu den Dioden D \ bis Dn gelegt. Tritt ein Stoß mit kurzer Steigzeit zwischen den positiven und negativen Klemmen 28, 30 auf und wird der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 eingeschaltet, so ist der Widerstand zwischen der positiven Klemme 28 und der Anode des gesteuerten Gleichrichters nahezu kurzgeschlossen,
■■> d. h., die Ausgangsspannung V0 und der Spannungsstoß werden durch den gesteuerten Gleichrichter SCR 1 kurzgeschlossen, bis die Dioden D\ bis Dn leitend werden.
Die Hinzufügung des Kondensators Cl sorgt auch
κ; für eine gesteigerte Kommutierung des gesteuerten Gleichrichters SCR 1. Wenn die Stoßspannung auf die Klemmspannung Vc abfällt, beginnen die Dioden D 1 bis Dn und der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 mit dem Abschalten. Ohne den Kondensator CX würde die ·> Spannung an den Dioden D \ bis Dn schnell auf den Wert Null abfallen. Da jedoch die Dioden D} bis Ds nichtleitend werden, fehlt dem Kondensator Ci der Entladeweg, und die am Kondensator verbleibende Spannung spannt den gesteuerten Gleichrichter SCR i wirksam in Gegenrichtung während der Abschaltzeit vor, was zu einer gesteigerten Kommutierung führt.
Für Anwendungsfälle mit einer relativ hohen Ausgangsspannung V0 von der Energiequelle 20 wird ein großer Kondensator C1 benötigt Für solche Fälle
2Ί hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Schaltkreis 44 nach F i g. 7 zu verwenden. Beim Schaltkreis 44 ist ein Kondensator C 2 zwischen der Kathode der Diode Dr* und einer Zwischenverbindung zwischen einem benachbarten Paar von Dioden angeschlossen. Die Spannungsteilerwirkung der in Reihe geschalteten Dioden D \ bis Dn führt dazu, daß eine niedrigere Spannung an der Kondensator C2 gelegt wird, so daß dessen geforderte Nennspannungen und Nennströme gesenkt werden können und seine Abmessungen vermindert werden können.
Sowohl beim Schaltkreis 42 als auch beim Schaltkreis 44 (Fig.6 und 7) wird, wenn die Kondensatoren C\ oder C 2 auf ein Spannungsniveau gleich der Summe dei Vorwärtsspannungsabfälle der Dioden gebracht sind, ar die der Kondensator angeschlossen ist, der Kondensa tor dann gegen eine weitere Entladung blockiert Während bei vielen Anwendungsfällen die Restspannung keinerlei Konsequenz hat, ist es für gewisse kritische Anwendungsfälle wünschenswert, daß die Spannung an den Kondensatoren Ci oder C2 auf NuI vermindert wird, nachdem die Kurzzeitschutzeinrichtung 24 ihren Arbeitszyklus abgeschlossen hat Hierzu kann ein in Fig.8 dargestellter Schaltkreis 4t Verwendung finden. Der Schaltkreis 46 nach Fig.ί umfaßt einen Widerstand R 4 parallel zum Kondensatoi Cl oder C2 nach Fig.7. Der Kondensator Cl hai einen zusätzlichen Entladeweg durch den Widerstand R 4, so daß die Spannung am Kondensator C1 auf Null entladen werden kann, nachdem der Stoß aufgehört hat.
v, Eine Eigenschaft eines gesteuerten Gleichrichters (Halbleitergleichrichters) besteht darin, daß der gesteuerte Gleichrichter eingeschaltet wird, wenn die Größe der Spannungsänderung, bezogen auf die Zeit, ar dem Anoden-Kathoden-Übergang einen bestimmter
i><> Wert überschreitet. Unter diesen Bedingungen wird dei gesteuerte Gleichrichter in Abwesenheit einer Triggerspannung und trotz der Tatsache eingeschaltet, daß die an den Anoden-Kathoden-Übergang gelegte Maximalspannung kleiner als die Nennspitzenspannung des
■ · Gleichrichters ist.
Für gewöhnliche Fälle kann dieser Vorgang außei acht gelassen werden, da die gewöhnlich auftretender Spannungsstöße sich nicht dem Nennspannungsanstie§
nähern, der erforderlich ist, um den gesteuerten Gleichrichter zu zünden. Bei manchen Anwendungsfällen jedoch kann die Größe des Spannungsanstiegs der auftretenden Stöße den bemessenen Wert des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 nach F i g. 2 überschreiben. Treten solche Stöße auf, so könnte der gesteuerte Gleichrichter SCR 1 eingeschaltet werden, obwohl der Stoß auf die Ausgangsspannung V0 der Energiequelle 20 nicht die Schwellwertspannung Vr erreicht, die normalerweise erforderlich ist, um den Gleichrichter zu ι ο triggern.
Wenn solch ein spontanes Triggern des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 unerwünscht ist, kann ein Schaltkreis 48, wie er in F i g. 9 dargestellt ist, verwendet werden, um den Gleichrichter daran zu hindern, durch solche Stöße mit kurzer Steigzeit getriggert zu werden. Der Schaltkreis 48 nach F i g. 9 umfaßt einen Kondensator CA, der von der Anode zur Kathode des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 gelegt ist. Der Kondensator CA hindert die an der Verbindung zwischen Anode und Kathode herrschende Spannung des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 daran, sich schnell genug zu ändern, um den Gleichrichter einzuschalten.
Wenn der in F i g. 2 gezeigte Schaltkreis 26 bei einer Energiequelle 20 und einem geschützten elektrischen Schaltkreis 22 verwendet werden soll, bei dem die an der Ausgangsspannung V0 auftretenden Stöße dazu neigen, eine ziemlich schnelle Steigzeit zu haben, so kann es wünschenswert sein, noch einen weiteren Schaltkreis 50 zu verwenden, der in F i g. 10 dargestellt ist. Der Schaltkreis 50 nach Fig. 10 umfaßt den Kondensator CI, der parallel zu den Dioden D\ bis Dn wie beim Schaltkreis 42 der F i g. 6 gelegt ist, um die Einschaltzeit am gesteuerten Gleichrichter SCR 1 zusammen mit dem Kondensator C4 zu vermindern, genauso wie beim Schaltkreis 48 der F i g. 9, wobei die Parallelschaltung zur Anoden-Kathoden-Verbindung des gesteuerten Gleichrichters erfolgt, um zu verhindern, daß der Gleichrichter durch sehr schnelle Steigzeitstöße getriggert wird, die nicht über eine Schwellwertspannung VVsteigen.
Die Kurzzeitschutzeinrichtung 24 kann auch bei Wechselströmen verwendet werden, indem der Schaltkreis 26 nach F i g. 2 in eine Vollweg-Gleichrichterbrükke 52 eingeschaltet wird, wie in Fig. 11 dargestellt, wobei Brückendioden Da, Db, Dc und De verwendet werden. Die Arbeitsweise des Schaltkreises 26 ist die gleiche wie oben mit Bezug auf F i g. 2 beschrieben, die Vollweg-Gleichrichterbrücke 52 ist jedoch bei jedem Halbwellenzyklus der Wechselspannung in Tätigkeit.
Ein modifizierter Schaltkreis 54 für eine Kurzzeitschutzeinrichtung 24 zur Verwendung bei Energiequellen 20 mit Wechselstrom ist in Fig. 12 dargestellt. In den Schaltkreis 54 sind zwei Richtungs-Halbleitereinrichtungen eingebaut, die analog dem gesteuerten Gleichrichter und der Zenerdiode sind, welche in den Gleichstromkreisen nach Fig.2 und 4 bis 10 gezeigt sind. Ein TRIAC wird anstelle des gesteuerten Gleichrichters SCR 1 des Schaltkreises 26 nach F i g. 2 und ein DIAC DB1 wird anstelle der Zenerdiode ZNR 1 verwendet. Der DIAC liegt in einer Reihenschaltung mit den Widerständen R 5 und R 6, um das Triggersignal an die Gatterelektrode des TRIAC zu legen. Ein zweiter DIAC DB2 oder ein Strang solcher DIACs ersetzt die Reihe von Dioden D \ bis Dn des des Schaltkreises 26.
Die Arbeitsweise des modifizierten Schaltkreises; 54 der F i g. 12 ist ähnlich der Arbeitsweise des Schaltkreises 26 der F i g. 2, die Spannung an den Klemmen 56,58 des Schaltkreises kann aber von der einen oder anderen Polarität sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    L Vorrichtung zum Schutz elektrischer Schaltkreise gegen Spannungsstöße mit einem zwischen die Anschlußklemmen des Schaltkreises geschalteten, den Anoden-Kathoden-Weg eines gesteuerten Halbleiterschalters enthaltenden Kreis, bei dem die Steuerelektrode des Halbleiterschalters an eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einem eine vorbestimmte Schwellwertspannung aufweisenden, normalerweise nicht leitenden Element angeschlossen ist, und mit einer in Reihe zu dem Halbleiterschalter geschalteten Vorspannungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsvorrichtung aus mehreren Dioden (D ι... Dn) besteht, daß die Summe der Vorwärtsspannungsabfälle an diesen Dioden (D\...Ds) und dem Halbleiterschalter (SCR 1) nahezu gleich oder kleiner als die Schwellwertspannung (V7) ist und der Kreis bei leitendem Halbleiterschalter (SCR 1) eine solche Impedanz aufweist, daß die Größe des Potentials zwischen den Anschlußklemmen (28,30; 56,58) an einem Klemmpotential (Klemmspannung Vc) liegt, das größer als die Normalspannung (V0) ist, und daß die Schwellwertspannung (Vr) größer als die Normalspannung (V0) und nicht kleiner als das Klemmpotential (Klemmspannung Vc) ist
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vielzahl in Reihe geschalteter Dioden (D\... Dn) ein Kondensator (Ci) parallel geschaltet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Teil der in Reihe geschalteten Dioden (D\ ... Dn) ein Kondensator (Ci) parallel geschaltet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kondensator (Ci) ein Widerstand (h 4) parallel geschaltet ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Anoden-Kathoden-Weg des Halbleiterschalters (SCR 1) ein Kondensator (C4) gelegt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vielzahl von Dioden (D \... Dn) ein erster Kondensator (Cl) parallel gelegt ist und ein zweiter Kondensator (C4) parallel zum Anoden-Kathoden-Weg des Halbleiterschalters (SCRi) geschaltet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator (Cl) lediglich einen Teil der Vielzahl der Dioden (D t... Dn) überbrückt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsvorrichtung aus wenigstens einem DIAC (DB 2) besteht, der in Reihe mit einem TRIAC geschaltet ist, dessen Gatterelektrode an eine Reihenschaltung eines Widerstandes (R S) mit einem DIAC (DB 1) gelegt ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemmen einer Vollweg-Gleichrichterbrücke (52) an oder parallel zu dieser Vorrichtung gelegt sind.
DE2010208A 1969-03-07 1970-03-04 Vorrichtung zum Schutz elektrischer Schaltkreise Expired DE2010208C3 (de)

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IT (1) IT941020B (de)
NL (1) NL163385C (de)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904931A (en) * 1973-08-03 1975-09-09 Rca Corp Overvoltage protection circuit
US3886432A (en) * 1974-02-21 1975-05-27 Gen Electric Overvoltage protective circuit for high power thyristors
US4181921A (en) * 1977-01-18 1980-01-01 W. N. Phillips, Inc. Harmonic distortion attenuator
FR2419625A1 (fr) * 1978-03-07 1979-10-05 Labo Cent Telecommunicat Dispositif de protection contre les surtensions de ligne telephonique
US4323942A (en) * 1978-12-20 1982-04-06 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Solid-state protector circuitry using gated diode switch
US4271445A (en) * 1978-12-20 1981-06-02 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Solid-state protector circuitry using gated diode switch
FR2446026A1 (fr) * 1979-01-05 1980-08-01 Paris & Du Rhone Dispositif de protection contre les surtensions
JPS552255U (de) * 1979-03-22 1980-01-09
US4288830A (en) * 1979-04-16 1981-09-08 The Boeing Company Overvoltage protector
US4567500A (en) * 1981-12-01 1986-01-28 Rca Corporation Semiconductor structure for protecting integrated circuit devices
US4466039A (en) * 1982-07-29 1984-08-14 Mcgraw-Edison Company Open circuit current transformer protection circuit
US4484244A (en) * 1982-09-22 1984-11-20 Rca Corporation Protection circuit for integrated circuit devices
DE3310242A1 (de) * 1983-03-22 1984-09-27 ANT Nachrichtentechnik GmbH, 7150 Backnang Schaltungsanordnung fuer den ueberspannungsschutz mit automatischer ruecksetzung
US4562509A (en) * 1984-03-05 1985-12-31 Termofrost Sweden Ab Safety switch
ATE35866T1 (de) * 1984-03-21 1988-08-15 Bbc Brown Boveri & Cie Shunt-anordnung.
CA1291207C (en) * 1984-10-24 1991-10-22 Om Ahuja Auto-reset circuit breaker
SE455552B (sv) * 1985-02-26 1988-07-18 Asea Ab Halvledaranordning innefattande en overspenningsskyddskrets
US4633283A (en) * 1985-03-11 1986-12-30 Rca Corporation Circuit and structure for protecting integrated circuits from destructive transient voltages
JPS62110435A (ja) * 1985-11-04 1987-05-21 シ−メンス、アクチエンゲゼルシヤフト 加入者線の過電圧保護用集積回路装置
US4797773A (en) * 1986-05-09 1989-01-10 Transtector Systems, Inc. Spatial array filtering system for electrical devices
US5206775A (en) * 1991-05-23 1993-04-27 Space Systems/Loral, Inc. Circuit bypass device
JPH05184062A (ja) * 1991-12-27 1993-07-23 Mitsubishi Materials Corp 通信回線用サージ吸収器及びこれを用いたサージ吸収回路
JPH0675862U (ja) * 1993-04-06 1994-10-25 株式会社ニッシン自動車工業 手動式アクセル及びブレーキ用操作レバー握り
WO1995022188A1 (en) * 1994-02-08 1995-08-17 Marlow Industries, Inc. Fault tolerant thermoelectric device circuit
US5530612A (en) * 1994-03-28 1996-06-25 Intel Corporation Electrostatic discharge protection circuits using biased and terminated PNP transistor chains
GB2298533A (en) * 1994-07-29 1996-09-04 Texas Instruments Ltd Overvoltage protector
US20080164821A1 (en) * 1995-06-26 2008-07-10 Jlj, Inc. Miniature light bulb with microchip shunt
US5719737A (en) * 1996-03-21 1998-02-17 Intel Corporation Voltage-tolerant electrostatic discharge protection device for integrated circuit power supplies
AU2002950581A0 (en) * 2002-08-02 2002-09-12 Wayne Callen Electrical safety circuit
US7405445B2 (en) * 2004-06-18 2008-07-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor structure and method for ESD protection
JP4944489B2 (ja) * 2006-05-09 2012-05-30 ローム株式会社 過電圧保護回路ならびにそれを用いた充電装置および電子機器
US8410705B2 (en) * 2008-11-18 2013-04-02 Ringdale, Inc. LED lighting system with bypass circuit for failed LED
EP2285191A1 (de) * 2009-07-13 2011-02-16 Nxp B.V. Überlastungsschutz
DE102011008540A1 (de) * 2011-01-13 2012-07-19 G & P GmbH Ingenieur-Büro für Elektro- und Automatisierungstechnik Verfahren zur Begrenzung einer Gleichrichterspannung und Schaltung hierfür
DE102011016140A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 C. & E. Fein Gmbh Überspannungsschutz
CN102403712A (zh) * 2011-11-22 2012-04-04 奇瑞汽车股份有限公司 一种车载充电机中移相全桥二极管尖峰的处理电路
US10230260B2 (en) * 2015-09-23 2019-03-12 Abb Schweiz Ag Fast utility disconnect switch for single conversion UPS
NO343704B1 (en) * 2016-05-31 2019-05-13 Qinterra Tech As Improved reliability overvoltage clamp
US11524354B2 (en) * 2017-06-09 2022-12-13 Illinois Tool Works Inc. Systems, methods, and apparatus to control weld current in a preheating system
CN109301806B (zh) * 2018-11-08 2023-09-15 上海艾为电子技术股份有限公司 一种浪涌保护电路

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB980682A (en) * 1960-10-27 1965-01-20 Westinghouse Brake & Signal Improvements in or relating to a.c. power regulation systems
GB1005261A (en) * 1962-05-16 1965-09-22 British Telecomm Res Ltd Improvements in or relating to electrical protective equipment
US3299341A (en) * 1963-01-09 1967-01-17 Gen Electric Control arrangement
US3211929A (en) * 1963-04-26 1965-10-12 Westinghouse Electric Corp Transient suppressor circuit
US3348131A (en) * 1964-08-11 1967-10-17 Encore Mfg Corp A-c power control circuit having a trigger means with a voltage breakdown device connected to the base of a unijunction transistor
US3475653A (en) * 1965-01-11 1969-10-28 Res Iii Inc Electrical circuit protector
DE1513448A1 (de) * 1965-04-03 1969-10-16 Siemens Ag Schnell ansprechende UEberspannungsschutzeinrichtung
DE1513491B2 (de) * 1965-07-16 1971-10-28 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Schaltung zur begrenzung hoher gleichspannungen
US3375405A (en) * 1965-07-20 1968-03-26 Gen Electric Circuit for removing voltage surges from power lines

Also Published As

Publication number Publication date
NL163385C (nl) 1980-08-15
GB1284964A (en) 1972-08-09
BE746972A (fr) 1970-08-17
DE2010208A1 (de) 1971-02-11
FR2034741A1 (de) 1970-12-11
JPS5531707B1 (de) 1980-08-20
NL7003230A (de) 1970-09-09
NL163385B (nl) 1980-03-17
FR2034741B1 (de) 1974-06-14
US3573550A (en) 1971-04-06
CA919251A (en) 1973-01-16
IT941020B (it) 1973-03-01
DE2010208C3 (de) 1978-12-21

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