DE3310242A1

DE3310242A1 - Circuit arrangement for surge-voltage protection, with an automatic reset

Info

Publication number: DE3310242A1
Application number: DE19833310242
Authority: DE
Inventors: Eckhardt 7151 Allersbach Grünsch; Klaus Ing.(grad.) 7150 Backnang Prisille
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1984-09-27
Also published as: DE3310242C2

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for automatic resetting of a surge-voltage protection device once it has tripped and is characterised in that a two-pole network, assuming two resistance values, is connected in parallel with the surge-voltage protection device, which two-pole network has such a low resistance after triggering of the surge-voltage protection device that the current through the latter falls below the value of its short-circuit latching current so that the surge-voltage protection device is extinguished, and in that, subsequently, the two-pole network is changed back to its high-resistance state. As a result of this uncomplicated arrangement, which just has to be connected in parallel in a simple manner, the blocking of a surge-voltage protection device is automatically cancelled, as a result of which long failures of unmanned stations, especially after thunderstorms and switching processes can be avoided.

Description

AEG-TELEFUNKEN ■ Κ1 E7/Ruf/schAEG-TELEFUNKEN ■ Κ1 E7 / call / sch

Nachrichtentechnik GmbH BK 82/67Nachrichtenentechnik GmbH BK 82/67

Gerberstr. 33Gerberstrasse 33

D-7150 BacknangD-7150 Backnang

Schaltungsanordnung für den überspannungsschutz mit automatischer Rücksetzung Circuit arrangement for overvoltage protection with automatic reset

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den überspannungsschutz mit automatischer Rücksetzung gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a circuit arrangement for overvoltage protection with automatic reset according to the preamble of claim 1.

Überspannungsschutzschaltungen sind üblicherweise nach Auslösen des Überspannungsschutzes blockiert und werden danach durch Aus- und anschließendes Wiedereinschalten in den Betriebszustand zurückgesetzt.Overvoltage protection circuits are usually blocked after the overvoltage protection has been triggered and are then blocked reset to the operating state by switching off and then on again.

Solche manuell zurückgesetzten Überspannungsschutzeinrichtungen erfordern Personaleinsatz, was auch bei besetzten Stationen lästig ist. Unbesetzte Stationen können u.U. sehr lange außer Betrieb sein, beispielsweise nach einem Gewitter, Hochstrom- bzw. Hochspannungs-Schaltvorgängen usw., ohne daß ein echter Gerätedefekt vorliegt.Such manually reset overvoltage protection devices require the use of personnel, even if they are occupied Stations is annoying. Unoccupied stations can be out of service for a very long time, for example after a thunderstorm, High-current or high-voltage switching operations, etc., without a real device defect being present.

Durch die DE-PS 25 69 260 ist eine automatisch ab- und wieder einschaltende Schutzeinrichtung für ein StromversorgungsgerätDE-PS 25 69 260 provides a protective device that automatically switches off and on again for a power supply device

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bekannt geworden, die bei einem auftretenden überstrom abschaltet und wieder automatisch einschaltet, und zwar nach so kurzer Zeit, daß die vorübergehende Betriebsstörung als solche kaum registriert wird. Diese Schutzeinrichtung enthält einen Reed-Kontaktsatz in der Nähe des Luftspaltes einer Ladedrossel, deren bei überstrom entstehendes verstärktes Magnetfeld den in Reihe zur Ladedrosse geschalteten Reed-Kontaktsatz derart beeinfluß, daß er öffnet.became known that switches off when an overcurrent occurs and automatically switches on again after such a short time that the temporary malfunction as such hardly occurs is registered. This protective device contains a set of reed contacts near the air gap of a charging choke, whose In the event of an overcurrent, the increased magnetic field can influence the reed contact set connected in series with the charging throttle in such a way that that he opens.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine unaufwendige Schaltungsanordnung für den Überspannungsschutz mit automatischer Rücksetzung der obigen Art mit rein elektronischen Schaltmitteln anzugeben, die in einfacher Weise an das Überspannungsschutzorgan oder an die Klemmen der Speisespannung angeschaltet wird.The object of the present invention was to provide an inexpensive one Circuit arrangement for the overvoltage protection with automatic reset of the above type with purely electronic Specify switching means that are connected in a simple manner to the overvoltage protection device or to the terminals of the supply voltage will.

Die Lösung erfolgt mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln.The solution takes place with those specified in the characterizing part of the main claim Means.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erbringt die Vorteile, daß sie in unaufwendiger Weise automatisch eine Blockade des Überspannungsschutzes nach erfolgter Auslösung desselben wieder aufhebt, wobei rein elektronische Schaltmittel verwendet werden und wobei diese Zusatzeinrichtung in einfacher Weise parallel zum Überspannungsschutzorgan geschaltet wird. Die Rücksetzung des Überspannungsschutzorgans erfolgt nach einer fest einstellbaren Zeit, deren Bemessung beispielsweise nach der mittleren Dauer der Überspannungsspitzen erfolgt. Grundsätzlich kann diese Zeit sogar sehr kurz eingestellt werden, was zur Folge hat, daß kurze Spannungseinbrüche fast gar nicht wahrgenommen werden und daß bei längerer Überspannungsdauer nach erfolgter erster Rücksetzung eine zweite Blockade mit anschließender zweiter Rücksetzung oder gegebenenfalls mehrmals sich anschließen, solange bis die überspannungsspitze beendet ist. Optimale Ausgestaltungen ergeben sich durch die Unteransprücbe.The circuit arrangement according to the invention has the advantages that it automatically blocks the in an inexpensive manner Overvoltage protection cancels the same again after it has been triggered, purely electronic switching means being used and this additional device is connected in a simple manner in parallel to the overvoltage protection device. the The overvoltage protection device is reset after a fixed, adjustable time, the dimensioning of which is based on, for example the mean duration of the overvoltage peaks. In principle, this time can even be set very short, which has the consequence that short voltage dips are almost done are not perceived and that in the case of a longer overvoltage period, a second blockage after the first reset has taken place followed by a second reset or, if necessary, several times until the overvoltage peak is finished. Optimal configurations result from the subclaims.

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Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figur. Die Figur zei-gt das Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Rechts ist ein Thyristor Th eines Stromversorgungsgerätes erkennbar._. an dessen Ausgangsklemmen die Betriebsspannung U. anliegt' und an denen der sich linksseitig erstrekkende Zweipol angeschlossen ist. Die drei Kondensatoren Cl, C2 und C3 werden über entkoppelnde Gleichrichterstrecken Gr2, Gr3 bzw. Gr5 etwa auf die Betriebsspannung U. aufgeladen. Es ist ein erster elektronischer Schalter (TsD, ein Feldeffekt-Transistor erkennbar, an dessen Gate· über einen Widerstand R2 und einen dritten elektronischen Schalter Ts2 der Pluspol des zweiten Kondensator C2 anschaltbar ist, dessen negativer Pol über einen vierten elektronischen Schalter Ts3 mit dem Pluspol des ersten Kondensator Cl verbindbar ist und wobei der Minuspol des ersten Kondensators C1 mit dem Source-Anschluß des Feldeffekt-Transistors Ts1 verbunden ist. Der erste elektronische Schalter Ts1 liegt mit seinen Drain- und Source-Anschlüssen ' parallel am Plus- bzw. Minuspol der Betriebsspannung U.. Die Minuspole der drei Kondensatoren C1, C2 und C3 liegen gemeinsam am negativen Pol der Betriebsspannung U., während die Pluspole der Kondensatoren jeweils durch die genannten Gleichrichterstrecken vom Pluspol der Betriebsspannung U. entkoppelt sind. Der dritte■elektronische Schalter Ts2 ist an seiner Basis über einen Spannungsteiler R3, R4, der zwischen den Pluspolen der ersten beiden Kondensatoren C1 und C2 angeschaltet ist, ansteuerbar. Der vierte elektronische Schalter Ts3 ist an seiner Basis ebenfalls über einen Spannungsteiler R7> R9, der zwischen dem Pluspol des ersten Kondensators C1 und dem Kollektor des zweiten elektronischen Schalters Ts5 liegt, ansteuerbar. Parallel zum dritten Gleichrichter Gr5 liegt ein Entlade-Widerstand RIl. Der Emitter des zweiten elektronischen Kondensators C3, und seine Basis ist über einen Spannungsteiler R8, RIO, der zwischen dem Pluspol des ersten Kondensators C1 und · dem gemeinsamen Minuspol liegt, ansteuerbar. Der Pluspol des dritten Kondensators C3 ist über einen Widerstand R12 und einen fünften elektronischen Schalter Ts4 mit dem gemeinsamenThe invention will now be described with reference to the figure. The figure shows the circuit diagram for an embodiment of the Invention. A thyristor Th of a power supply device can be seen on the right. the operating voltage at its output terminals U. is present 'and to which the left-side extending two-pole is connected. The three capacitors Cl, C2 and C3 are charged to approximately the operating voltage U. via decoupling rectifier sections Gr2, Gr3 and Gr5, respectively. It is a first electronic switch (TsD, a field effect transistor recognizable, at its gate via a resistor R2 and a third electronic switch Ts2, the positive pole of the second capacitor C2, whose negative pole can be switched on Can be connected to the positive pole of the first capacitor Cl via a fourth electronic switch Ts3, and the negative pole of the first capacitor C1 is connected to the source terminal of the field effect transistor Ts1. The first electronic Switch Ts1 is located with its drain and source connections' parallel to the plus or minus pole of the operating voltage U .. The minus poles of the three capacitors C1, C2 and C3 are common at the negative pole of the operating voltage U., while the positive pole of the capacitors are each decoupled from the positive pole of the operating voltage U. The third ■ electronic switch Ts2 is over at its base a voltage divider R3, R4 connected between the positive poles of the first two capacitors C1 and C2 is switched on, controllable. The fourth electronic switch Ts3 is on his Basis also via a voltage divider R7> R9, which between the positive pole of the first capacitor C1 and the collector of the second electronic switch Ts5 is controllable. A discharge resistor RIl is located parallel to the third rectifier Gr5. The emitter of the second electronic capacitor C3, and its base is via a voltage divider R8, RIO, which is connected between the positive pole of the first capacitor C1 and the common negative pole is controllable. The positive pole of the third capacitor C3 is across a resistor R12 and a fifth electronic switch Ts4 with the common

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Minuspol verbindbar, wobei die Basis des letzteren über einen. Spannungsteiler R5, R6, der zwischen dem Kollektor des vierten elektronischen Schalters Ts3 (liegt gleichzeitig am Minuspol des zweiten Kondensators C2) und dem gemeinsamen Minuspol ge- °5 schaltet ist, ansteuerbar ist.Negative pole connectable, with the base of the latter having a. Voltage divider R5, R6, which is between the collector of the fourth electronic switch Ts3 (is at the same time on the negative pole of the second capacitor C2) and the common negative pole is connected, can be controlled.

Die Schaltung funktioniert wie folgt:The circuit works as follows:

Stellt sich die Betriebsspannung U. ein, so laden sich die Kondensatoren C1 bis C3 auf einen Spannungswert von nahezu U auf, und sämtliche Transistoren sind gesperrt. Bei überspannung wird der Thyristor Th der Stromversorgung gezündet, und die Ausgangs spannung U. bricht sehr schnell auf die Durchlaßspannung des Thyristors von etwa 1 Volt zusammen. Während die ersten beiden Kondensatoren C1 und C2 die Ausgangsspannung weiterhin speicher entlädt sich der dritte Kondensator C3 über den Widerstand R11. Wenn nun die Spannung des dritten Kondensators C3 auf einen Wert von der an Widerstand R10 anliegenden Spannung vermindert um die Basis-Emitterspannung des zweiten elektronischen Schalters Ts5 abgesunken ist, beginnt dieser letztere leitend zu werden. Durch den zweiten elektronischen Schalter Ts5 wird der vierte elektronische Schalter Ts3 angesteuert, der seinerseits den fünften elektronischen Schalter Ts4 leitend steuert. Durch letzteren wird der dritte Kondensator C3 schnell entladen, was eine Rückkopplung beim Leitendwerden der Transistoren Ts3, Ts4 und Ts5 zur Folge hat. Nach dem Leitendwerden des vierten elektronischen Schalters Ts3 wird auch der dritte elektronische Schalter Ts2 leitend, sein Kollektorpotential beträgt dann etwa die Summe der Ladespannungen des ersten und zweiten Kondensators, das sind etwa zwei mal U..If the operating voltage U. is established, the capacitors are charged C1 to C3 to a voltage value of almost U, and all transistors are blocked. In the event of overvoltage the thyristor Th of the power supply ignited, and the output voltage U. breaks very quickly to the forward voltage of the Thyristor of about 1 volt together. While the first two capacitors C1 and C2 continue to store the output voltage the third capacitor C3 discharges through the resistor R11. If now the voltage of the third capacitor C3 to a Value of the voltage applied to resistor R10 reduced by the base-emitter voltage of the second electronic switch Ts5 has dropped, the latter begins to become conductive. The second electronic switch Ts5 the fourth electronic switch Ts3 is activated, which in turn controls the fifth electronic switch Ts4 to be conductive. The third capacitor C3 is quickly discharged through the latter, which causes feedback when the transistors become conductive Ts3, Ts4 and Ts5 result. After the fourth electronic switch Ts3 becomes conductive, the third electronic switch Ts2 conductive, its collector potential is then approximately the sum of the charging voltages of the first and second capacitor, that's about two times U ..

Diese Spannungsverdopplung des Ansteuerimpulses für den ersten elektronischen Schalter Ts1 ist notwendig, um auch bei einer niedrigen Ausgangsspannung von beispielsweise 5 Volt eine Gate-Ansteuerspannung in erforderlicher Höhe von etwa 10 Volt für den Leistungs-MOS-FET Ts1 zur Verfügung zu haben, so daß dieser Feldeffekt-Transistor vollständig leitend gesteuert werden kann. Die Zeitdauer des Ansteuerimpulaes desThis voltage doubling of the control pulse for the first electronic switch Ts1 is necessary even at a low output voltage of, for example, 5 volts to have a gate control voltage of about 10 volts available for the power MOS-FET Ts1, so that this field effect transistor can be controlled completely conductive. The duration of the control pulse of the

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letzteren wird vorwiegend durch die Werte des zweiten Konden- ' sators C2 und des Widerstandes R3 bestimmt. Der leitende Transistor Ts1 weist eine Durchlaßspannung Ü_DS auf, die kleiner als die Durchlaßspannung des Thyristors Th ist, so daß der Thyristör nahezu stromlos und dadurch gelöscht wird. Wenn nunmehr der zweite Kondensator C2 entladen ist, wird der dritte elektronische Schalter Ts2 und damit auch der erste Ts1 gesperrt. Dadurch wird der Kurzschluß aufgehoben, und die Ausgangsspannung kann sich wieder einstellen, sofern keine Überspannung mehr vorhanden ist. Ist die Überspannung weiterhin vorhanden, so zündet der Überspannungsschutz-Thyristor wieder und wird nach einer bestimmten Zeit, die abhängig ist von dem Wert des dritten Kondensators C3 und dem des Widerstandes RIl, wie weiter oben geschildert, wieder gelöscht. Gegebenenfalls können sich periodisch weitere solcher Löschungen und Zündungen anschließen. the latter is mainly determined by the values of the second capacitor C2 and the resistor R3. The conductive transistor Ts1 has a forward voltage U _DS which is lower than the forward voltage of the thyristor Th, so that the thyristor is almost de-energized and thus extinguished. When the second capacitor C2 is now discharged, the third electronic switch Ts2 and thus also the first Ts1 are blocked. This removes the short circuit and the output voltage can be set again, provided that there is no longer any overvoltage. If the overvoltage is still present, the overvoltage protection thyristor ignites again and is extinguished again after a certain time, which depends on the value of the third capacitor C3 and that of the resistor RIl, as described above. If necessary, further such extinctions and ignitions can follow periodically.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nicht auf das Anführungsbeispiel der Figur beschränkt. 20Of course, the circuit arrangement according to the invention is not limited to the exemplary embodiment of the figure. 20th

Claims

PatentansprücheClaims

1. !Schaltungsanordnung für den überspannungsschutz mit automatischer Rücksetzung bzw. Sperrung des überspannungs-Schutzorgans nach einer erfolgten Zündung bzw. Auslösung des Überspannungsschutzes, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Überspannungsschutzorgan ein Zweipol geschaltet ist, der zwei Zustände annehmen kann, der bei normalen Betriebsspannungswerten einen hochohmigen Zustand einnimmt und der nach dem Zünden des Überspannungsschutzorgans so niederohmig wird, daß der Strom durch das Überspannungsschutzorgan unter den Wert seines Kurzschlußhaltestroms absinkt, so daß das Überspannungsschutzorgan gelöscht wird, und daß anschließend der Zweipol wieder in seinen hochohmigen Zustand überführt wird.1.! Circuit arrangement for the overvoltage protection with automatic resetting or blocking of the overvoltage protection device after ignition or triggering of the overvoltage protection device, characterized in that a two-pole connection is connected in parallel to the overvoltage protection device, which can assume two states assumes a high-resistance state and which becomes so low-resistance after the overvoltage protection device has been ignited that the current through the overvoltage protection device falls below the value of its short-circuit holding current, so that the overvoltage protection device is extinguished and the two-terminal device is then returned to its high-resistance state.

Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das überspannungsschutzorgan ein Thyristor ist.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the overvoltage protection element is a thyristor.

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3- Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,' daß das Überspannungs-Schutzorgan in einem Stromversorgungsgerät enthalten ist.3- Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the overvoltage protection element is contained in a power supply device.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweipol einen Speicher für die Betriebsspannung im Nennwertebereich enthält, daß weiterhin ein Komparator vorgesehen ist zum Vergleich der aktuellen Betriebsspannungswerte mit dem eingespeicherten Wert, daß ein erster elektronischer Schalter (Ts1) vorgesehen ist, der die beiden Zweipolklemmen (+, -) kurzschließt, wenn die Betriebsspannung (U_A) unter die Nennwertschwelle absinkt, und daß ein erstes Zeitglied vorgesehen ist, das nach einer bestimmten Zeit den Kurzschluß wieder aufhebt.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the two-pole contains a memory for the operating voltage in the nominal value range, that a comparator is also provided for comparing the current operating voltage values with the stored value, that a first electronic switch (Ts1) is provided , which short-circuits the two two-pole terminals (+, -) when the operating voltage (U _A ) falls below the nominal value threshold, and that a first timer is provided which cancels the short circuit again after a certain time.

5· Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher erste, zweite und dritte Kondensatoren (C1, C2 und C3) enthält, die über entkoppelnde erste, zweite und dritte Diodenstrecken (Gr 2, 3 und 5) von der Betriebsspannung aufgeladen werden.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the memory contains first, second and third capacitors (C1, C2 and C3) which are charged by the operating voltage via decoupling first, second and third diode sections (Gr 2, 3 and 5) .

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur dritten entkoppelnden Diodenstrecke (Gr 3) ein Entladewiderstand (R 11) geschaltet ist. 256. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that a discharge resistor (R 11) is connected in parallel with the third decoupling diode path (Gr 3). 25th

7- Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator einen zweiten elektronischen Schalter (Ts 5) enthält, der nach Unterschreiten der Ladespannung des dritten Kondensators (C 3) unter einen von der Ladespannung des ersten Kondensators (C 1) abgeleiteten Wert leitend wird und den ersten elektronischen Schalter (Ts 1) leitend steuert.7- Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the comparator contains a second electronic switch (Ts 5) which, after falling below the charging voltage of the third capacitor (C 3), is below one derived from the charging voltage of the first capacitor (C 1) Value becomes conductive and controls the first electronic switch (Ts 1) conductive.

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8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswert mittels Spannunsteiler (R8/R1O) von der Ladespannung des ersten Kondensators (C1) abgeleitet ist und beispielsweise etwa die Hälfte der Nennspannung beträgt.8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the voltage value is derived from the charging voltage of the first capacitor (C1) by means of a voltage divider (R8 / R1O) and is, for example, approximately half the nominal voltage.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Zeitglied ein RC-Glied aus zweitem Kondensator (C2) und einem Entladewiderstand (R3) ist, dessen Ladespannung einen dritten elektronischen Schalter (Ts2) über einen vierten elektronischen Schalter (Ts3) angesteuert, welch letzterer vom zweiten elektronischen, leitenden Schalter (Ts5) leitend gesteuert ist.9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first timing element is an RC element made up of a second capacitor (C2) and a discharge resistor (R3), the charging voltage of which is a third electronic switch (Ts2) via a fourth electronic switch (Ts3 ) controlled, which latter is controlled conductive by the second electronic, conductive switch (Ts5).

10.Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter elektronischer Schalter (Ts4) vorgesehen ist, der durch den leitenden vierten elektronischen Schalter (Ts3) leitend gesteuert wird und der über einen weiteren Entladewiderstand (R 12) den dritten Kondensator (C3) schnell entlädt.10.Schaltung arrangement according to claim 9, characterized in that a fifth electronic switch (Ts4) is provided which is controlled to be conductive by the conductive fourth electronic switch (Ts3) and which via a further discharge resistor (R 12) the third capacitor (C3) discharges quickly.