DE4101963C1

DE4101963C1 - Protective circuit counteracting mains interference pulses - has compensating capacitor with voltage rising at most to half max. interference voltage

Info

Publication number: DE4101963C1
Application number: DE19914101963
Authority: DE
Inventors: Detlef 5760 Arnsberg De Luyke
Original assignee: Legrand GmbH
Current assignee: Legrand GmbH
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2011-01-25

Abstract

The protection circuit is for a l.v. circuit (N) which consists of a rectifier circuit (D1) supplying a DC appliance (L) to which a suppressor diode (2) is connected in parallel. The rectifier circuit is connected in series with a compensating capacitor (CV) and a compensating ohmic resistance (RV) and fed by an AC voltage mains (UN,UI,ZI). The ohmic resistance, is smaller than the capacitive resistance of the capacitor (CV). The resistance (RV) is of a value such that a max. capacitor voltage (UC3, UC4), occurring due to a main side normal interference voltage peak (U1) is at the most equal to half the max. normal interference voltage (U1). The resistance (RV) is designed as a metal resistance, suitable for a high flame risk condition which with a standard interference voltage peak (U1) occurring, is operated within the allowed pulse load working range. USE/ADVANTAGE- Timepiece circuit. Without thermal protection and auxiliary mains smoothing circuit, has increased working life despite smaller parts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung einer Nieder spannungsschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 (Fachbuch von Kilgenstein: Schaltnetzteile in der Praxis, 1986, 1. Auflage, S.183).The invention relates to a protective circuit of a low Voltage circuit according to the preamble of claim 1 or of claim 2 (Kilgenstein specialist book: Switching power supplies in the Praxis, 1986, 1st edition, p.183).

Aus dem Fachbuch von Kilgenstein: Schaltnetzteile in der Praxis, 1986, 1. Aufl., S.183 ist ein transformatorloses Netzteil bekannt, das netzseitig eine Sicherung und ein dieser nachgeschaltetes Enstörfilter aufweist, und in dem eine Gleichrichterschaltung mit einem nachgeordneten Gleichstromverbraucher, dem eine Zenerdiode parallel geschaltet ist, von beiden Seiten her jeweils seriell über einen Vorschaltkondensator und seriell einen ohmschen Vorwiderstand gespeist ist, wobei die ohmschen Vorwiderstände jeweils um mehr als eine Größenordnung kleiner als der kapazitive Widerstand des zugehörigen Vorschaltkondensators bei Netzfrequenz ist. Diese Schaltung weist relativ viele Bauteile auf, und sie erbringt einen Störschutz und einen Überlastschutz durch die gesonderten Bauelemente.From Kilgenstein's specialist book: Switching power supplies in the Praxis, 1986, 1st edition, p.183 is a transformerless Power supply known, the fuse on the network side and one this has downstream noise filter, and in the a rectifier circuit with a subordinate DC consumer, which a Zener diode in parallel is switched, from both sides serially over a series capacitor and an ohmic series Series resistor is fed, the ohmic Series resistors each by more than an order of magnitude less than the capacitive resistance of the associated one Ballast capacitor at mains frequency. This circuit has a relatively large number of components and it yields one Interference protection and overload protection through the separate Components.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegen Netzstörungen wirksame Schutzschaltung für Niederspannungsschaltungen zu offenbaren, die ohne Thermosicherung und zusätzliche Netzfilterschaltung eine sehr hohe Betriebssicherheit und eine wesentlich erhöhte Lebensdauer trotz kleinerer Dimensionen der Bauteile aufweist.It is an object of the invention, one against network interference effective protection circuit for low-voltage circuits reveal that without thermal fuse and additional Line filter circuit a very high operational reliability and a significantly longer lifespan despite smaller ones Dimensions of the components.

Lösungen dieser Aufgabe sind im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 angegeben. Solutions to this problem are in the characterizing part of the Claim 1 or claim 2 specified.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are in the subclaims specified.

Die Niederspannungsschaltungen werden gewöhnlich durch einen verlustarmen, kapazitiven Vorwiderstand aus dem Netz gespeist. Für die Dimensionierung dieser Vorschaltkondensatoren ist deren zulässige Spitzenspannung und deren zulässiger Spitzenstrom von ausschlaggebender Bedeutung. Für die Dimensionierung bezüglich im Netz auftretender Störspitzen wird gewöhnlich von einem Normstörimpuls ausgegangen, der in einer Anstiegszeit von 1,2µs auf 4 kV Überspannung ansteigt, der nach 50µs auf 50% und nach 100µs auf 10% der Überspannung abgeklungen ist.The low voltage circuits are usually replaced by one low-loss, capacitive series resistor from the network fed. For dimensioning this Ballast capacitors is their permissible peak voltage and their permissible peak current of decisive Importance. For dimensioning with regard to the network Interference peaks are usually caused by one Standard disturbance pulse, which in a rise time of 1.2µs to 4 kV overvoltage increases, after 50µs 50% and decayed to 10% of the overvoltage after 100µs is.

Ein Kondensator z. B. der Klasse X1, der für eine derartig hohe Spitzenspannung zugelassen ist, ist sehr voluminös und teuer. Die Schutzschaltung ist deshalb vorteilhaft so dimensioniert, daß ein Kondensator einer Güteklasse mit einer wesentlich geringeren zulässigen Spitzenspannung verwendbar ist, z.B der Klasse X2, da im Falle einer auftretenden Störspitze der dynamische Widerstand des Kondensators in der Größenordnung des Vorwiderstandes liegt, der mit ihm in Reihe geschaltet ist.A capacitor z. B. class X1, for such a high peak voltage is allowed, is very voluminous and expensive. The protective circuit is therefore advantageous dimensioned that a capacitor of a quality class with a much lower permissible peak voltage can be used, e.g. class X2, because in the case of a occurring spike the dynamic resistance of the Capacitor is in the order of the series resistance, which is connected in series with it.

Andererseits ist bei der ständig anliegenden 50-Hz- Wechselspannung der dynamische Widerstand des Kondensators um etwa eine Größenordnung höher als der Vorwiderstand, so daß in diesem nur eine mäßige Verlustleistung auftritt.On the other hand, with the 50 Hz AC voltage is the dynamic resistance of the capacitor about an order of magnitude higher than the series resistor, so that only a moderate power loss occurs in this.

Weiterhin ist der Vorwiderstand um mindestens eine Größenordnung größer als der Netzinnenwiderstand, so daß der Spitzenstrom im Kondensator, im Vorwiderstand und gegebenenfalls in einem zusätzlichen Varistor und/oder einem Ableitkondensator so definiert und nur so groß ist, daß keine bleibenden Veränderungen in diesen Bauteilen, auch bei geringem Bauvolumen derselben, durch die Störspitzen auftreten.Furthermore, the series resistor is at least one Order of magnitude larger than the internal network resistance, so that the Peak current in the capacitor, the series resistor and optionally in an additional varistor and / or a Leakage capacitor is defined and is only so large that no permanent changes in these components, even with low volume of the same, due to the spikes occur.

Durch geeignete Dimensionierung übertrifft die Verlustleistung des Vorwiderstandes durch die ständige Wechselstrombelastung und durch wiederholt auftretende Störspitzen nicht die zulässige Dauerbelastbarkeit und die zulässige Impulsbelastbarkeit des Vorwiderstandes. Vorteilhaft ist der Vorwiderstand jedoch nicht größer dimensioniert als dies dazu notwendig ist, da er dadurch eine weitere Schutzfunktion übernimmt für den Fall, daß der Kondensator aus irgendwelchen Gründen einen Kurzschluß bekommt, da dann der Widerstand abbrennt, was jedoch wegen dessen Struktur und Umpressung mit einer flammhemmenden Schutzschicht keine negativen Folgen für die Umgebung hat.Appropriate dimensioning means that Power loss of the series resistor due to the constant AC load and repetitive Interference peaks are not the permissible continuous load capacity and the permissible pulse resistance of the series resistor. However, the series resistor is advantageously not larger dimensioned as this is necessary because it thereby another protective function takes over in the event that the Capacitor shorted for some reason because then the resistance burns what however, because of its structure and extrusion with a flame retardant protective layer no negative consequences for the Environment.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als Vorwiderstand mindestens zwei unterschiedlich große Teilwiderstände in Reihe zu schalten, von denen wenigstens einer als schwerentflammbarer Sicherheitswiderstand mit definiertem Abschaltverhalten ausgeführt ist. Diese Teilwiderstände weisen jeweils einen zulässigen Impulslastarbeitsbereich auf, in dem je nach der Höhe der Impulsbelastung eine Widerstandswerterniedrigung asymptotisch auf einen jeweiligen Endwert, der einige Prozent unter dem Ausgangswiderstandswert liegt, hin auftritt. Bei Überlastspitzen, die über dem zulässigen Impulslastarbeitsbereich liegen, tritt jedoch ein Durchbrenner auf. Es ist bei der Verwendung von den Teilwiderständen vorgesehen, den einen näher an der oberen Grenze des Impulslastarbeitsbereiches zu betreiben, so daß bei einer völligen Überlastung der Schaltung durch einen extremen Überlaststoß oder bei einem Durchschlag des Vorschaltkondensators nur dieser eine Teilvorwiderstand zerstört wird und so schnell abschaltet, daß die nachgeschaltete Niederspannungsschaltung nicht geschädigt wird.It has proven to be particularly advantageous as Series resistor at least two different sizes To connect partial resistors in series, at least of which one as a flame-retardant safety resistor defined shutdown behavior is executed. These Partial resistors each have a permissible one Impulse load working range in which, depending on the amount of Impulse load a decrease in resistance asymptotic to a respective end value, some Percent below the output resistance value occurs. In the event of overload peaks that exceed the permissible Impulse load work area, but occurs Blow on. It is when using the Partial resistances are provided, one closer to the upper one To operate the limit of the pulse load working range, so that if the circuit is completely overloaded by a extreme overload shock or if the Ballast capacitor only this one partial series resistor is destroyed and switches off so quickly that the downstream low-voltage circuit not damaged becomes.

Besonders vorteilhaft wird der abschaltende Teilwiderstand widerstandsmäßig kleiner gewählt, so daß die darin umgesetzte Abschaltenergie demgemäß geringer ist. Der größere Teilwiderstand wird vorzugsweise als ein impulsfester Widerstand ausgebildet, der eine mehrfach höhere maximal zulässige Stoßlast als ein Widerstand in schwer entflammbarer Sicherheitsausführung aufweist, der als der abschaltende Teilwiderstand vorgesehen ist.The disconnecting partial resistor is particularly advantageous Resistively chosen smaller, so that the in it implemented shutdown energy is accordingly lower. The greater partial resistance is preferably considered a Impulse-resistant resistance trained, the one multiple higher maximum permissible shock load than a resistance in Flame retardant safety version, which as the disconnecting partial resistor is provided.

In Schaltungen, in denen praktisch nur der Vorwiderstand die Stromspitzen bestimmt, die eine Überspannungsspitze erzeugt, müssen die Bauelemente, die von dem Überstrom durchflossen werden, nämlich die Gleichrichter und die Zener-Suppressordiode, für einen Spitzenstrom geeignet sein, der über dem Abschaltspitzenstrom, der sich aus der Abschaltspitzenlast des Vorwiderstandes ergibt, liegt.In circuits in which practically only the series resistor determines the current spikes that a surge spike generated, the components by the overcurrent are flowed through, namely the rectifier and the Zener suppressor diode, suitable for a peak current, the above the cutoff peak current resulting from the Shutdown peak load of the series resistor results.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung, die die Niederspannungsschaltung entlastet, besteht darin, daß zwischen den beiden Teilvorwiderständen ein impulsmäßig niederohmiges Bauelement angeschlossen wird, das den zweiten Teilwiderstand und die Niederspannungsschaltung brückt. Demgemäß kann der zweite, gebrückte Teilvorwiderstand schwächer belastbar ausgeführt sein.Another advantageous embodiment that the Relieved low-voltage circuit, is that an impulse between the two series resistors low-resistance component is connected, the second Partial resistor and the low voltage circuit bridges. Accordingly, the second, bridged partial series resistor be designed to be less resilient.

Als ein solches spitzenstromleitendes Bauelement ist ein Varistor geeignet, der relativ leistungsschwach, jedoch weit unter seiner Spitzengrenzlast betrieben, dimensioniert wird. Durch den ihm stets vorgeschalteten Teilvorwiderstand ist er auch bei starken Störspitzen nur so weit unter seiner Stoßlastgrenze zu betreiben, daß seine Lebensdauer größer als die der zu schützenden Schaltung ist.As such a peak current-conducting component is a Suitable varistor, the relatively poor performance, but far operated under its peak load limit. Because of the partial series resistor that is always connected upstream, it is even with strong interference peaks only so far below his Operate shock load limit that its lifespan is longer than that of the circuit to be protected.

Alternativ kann auch ein Kondensator als Stoßstromableiter zwischen den beiden Teilvorwiderständen angeschlossen werden. Dessen kapazitiver Widerstand ist bei dem normalen Netzspannungsbetrieb weit höher als der Widerstand des zweiten Teilvorwiderstandes und der Niederspannungsschaltung zu wählen. Seine Kapazität ist so auszulegen, so daß er im Normalbetrieb nur einen geringen Blindstromverlust bewirkt. Die hochfrequenten Störspitzenströme leitet er jedoch zum größten Teil an dem zweiten Teilvorwiderstand und der Niederspannungschaltung vorbei. Er hat beispielsweise eine Kapazität in der Größenordnung des Vorschaltkondensators, oder er ist um eine Größenordnung kleiner und nur für einen wesentlich kürzeren Störimpuls, z. B. Funkstörimpuls, als der Normspannungsstörimpuls ausgelegt. Die Ausführung des Ableitkondesnators ist durch die vorgesehene Spitzenspannung und den zulässigen Spitzenstrom bestimmt.Alternatively, a capacitor can also be used as a surge arrester connected between the two series resistors will. Its capacitive resistance is normal Mains voltage operation far higher than the resistance of the second partial series resistor and the low-voltage circuit to choose. Its capacity must be designed so that it Normal operation causes only a small loss of reactive current. However, he directs the high-frequency interference currents to most of the second series resistor and the Low voltage switching over. For example, he has one Capacitance in the order of the ballast capacitor, or it is an order of magnitude smaller and only for one much shorter glitch, e.g. B. radio interference as the Standard voltage interference pulse designed. The execution of the Leakage condenser is provided by the peak voltage and determines the permissible peak current.

In einem Schaltungsbeispiel anhand von Fig. 1, 2 und 3 sind praktisch brauchbare Dimensionierungen angegeben.In a circuit example based on FIGS. 1, 2 and 3, practically usable dimensions are given.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild der Schutzschaltung; Fig. 1 shows a circuit diagram of the protection circuit;

Fig. 2 zeigt ein Dimensionierungsdiagramm; Fig. 2 shows a diagram of dimensioning;

Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild für die Dimensionierung. Fig. 3 shows an equivalent circuit diagram for the dimensioning.

Gemäß Fig. 1 sind netzseitig die Netzspannungsquelle (UN) und die Störspannungsimpulsquelle (UI) mit dem geringen Netzinnenwiderstand (ZI) von wenigen Ohm gegeben. Die Schutzschaltung ist netzseitig aus einer Serienschaltung von einem Vorschaltkondensator (CV) und einem ersten Teilvorwiderstand (RVA) und einem zweiten Teilvorwiderstand (RVB) gebildet, die eine reduzierte Spannung der Niederspannungsschaltung (N), die aus einer Gleichstromversorgungsschaltung mit Glättungsmitteln und der gespeisten Elektronikschaltung (L) besteht, zuführt.Referring to FIG. 1, the commercial power source (UN) and the Störspannungsimpulsquelle (UI) with the low internal resistance network (ZI) of a few ohms are given to the network side. The protective circuit is formed on the network side from a series circuit of a series capacitor (CV) and a first partial series resistor (RVA) and a second partial series resistor (RVB), which is a reduced voltage of the low-voltage circuit (N), which consists of a DC supply circuit with smoothing agents and the supplied electronic circuit ( L) exists.

Die Gleichstromversorgungsschaltung besteht aus einer Reihenschaltung einer Diodenbrücke (D1) mit einer Zenerdiode (D2), die als schnelle Suppressordiode wirkt, und mit einem Ladekondensator (C2), die der Verbraucherschaltung (L) parallel geschaltet sind.The DC supply circuit consists of a series connection of a diode bridge (D 1 ) with a Zener diode (D 2 ), which acts as a fast suppressor diode, and with a charging capacitor (C 2 ), which are connected in parallel with the consumer circuit (L).

In Fig. 2 sind für eine Niederspannungslast, die einen Strombedarf von ca. 22 mA hat, die Spannungsverläufe (UC1- UC4) eines Normstörimpulses am Vorschaltkondensator (CV), der 0,33µF Kapazität hat, dargestellt, wenn der Vorwiderstand (RV) - vgl. Fig. 3 -, der ggf. aus einer Serienschaltung der Teilvorwiderstände (RVA, RVB) besteht, zwischen 10 Ohm, 50 Ohm, 100 Ohm und 300 Ohm variiert wird. Der Widerstand des Netzes (ZI) und der Niederspannungsschaltung (N) sind dabei vernachlässigt. Es ist beispielsweise ersichtlich, daß bereits ein Vorwiderstand von 100 Ohm ausreicht, um die Spitzenspannung (UC3) auf unter 2000 V, also unter die Hälfte der Störspannung (UI), zu reduzieren. Bei einem Vorwiderstand von 300 Ohm sinkt die Spitzenspannung (UC4), die am Vorschaltkondensator (CV) infolge einer Störspitze (UI) auftritt, auf weniger als 1200 V, so daß ein Kondensator der Klasse X2 als Vorschaltkondensator (CV) verwendbar ist. Der vollen Normstörspannungsspitze (UI) von 4000 V könnte nur ein Kondensator der Klasse X1 widerstehen.In Fig. 2 for a low voltage load, which has a current requirement of approx. 22 mA, the voltage profiles (UC1-UC4) of a standard interference pulse at the series capacitor (CV), which has 0.33µF capacitance, are shown if the series resistor (RV) - see. Fig. 3 -, which may consist of a series circuit of the partial series resistors (RVA, RVB), is varied between 10 ohms, 50 ohms, 100 ohms and 300 ohms. The resistance of the network (ZI) and the low-voltage circuit (N) are neglected. It can be seen, for example, that a series resistance of 100 ohms is already sufficient to reduce the peak voltage (UC3) to below 2000 V, that is to say below half the interference voltage (UI). With a series resistor of 300 Ohm, the peak voltage (UC4), which occurs at the series capacitor (CV) due to an interference peak (UI), drops to less than 1200 V, so that a class X2 capacitor can be used as a series capacitor (CV). Only a class X1 capacitor could withstand the full standard interference voltage peak (UI) of 4000 V.

Da die im Vorwiderstand (RV) umgesetzte Stoßenergie jeweils einer Kondensatorbe- und einer -entladungsenergie entspricht, verringert sich diese für eine bei einem Vorwiderstand (RV) von 100 Ohm auftretende, etwa halb so große Spitzenspannung (UC3) bereits auf weniger als 1/4, verglichen zu den Verhältnissen bei einem Vorwiderstand von 10 Ohm. Die Dauerlast eines Vorwiderstandes von 100 Ohm beträgt in der Schaltung nur 48 mW, und eine Störspitze hat jeweils einen Energiegehalt von 1,32 Ws. Diese Belastung ist auch bei wiederholt auftretenden Störspitzen von einem Widerstand sehr kleiner Bauart aufzunehmen. Because the impact energy converted in the series resistor (RV) in each case a capacitor charging and discharging energy corresponds, this decreases for one at one Series resistance (RV) of 100 ohms occurring, about half as much large peak voltage (UC3) already less than 1/4, compared to the conditions for a series resistor of 10 ohms. The permanent load of a series resistor of 100 ohms is only 48 mW in the circuit, and has a spike each has an energy content of 1.32 Ws. This load is even in the event of repeated spikes from one Resistance of very small design.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Vorwiderstand (RV) gemäß Fig. 3 in mindestens zwei Teilvorwiderstände (RVA RVB) aufzuteilen, wobei der eine Teilvorwiderstand (RVA) vorzugsweise widerstandsmäßig kleiner dimensioniert aber in jedem Fall näher an seiner maximal zulässigen Stoßbelastbarkeitsgrenze betrieben ist und als ein Sicherheitwiderstand mit einer flammhemmenden Schutzschicht, der bei einer bestimmten Stoßüberlastung trennt, ausgelegt ist. Der zweite Teilvorwiderstand (RVB) ist vorzugsweise widerstandsmäßig größer ausgelegt und vergleichsweise zum ersten Teilvorwiderstand (RVA) weiter unterhalb seiner Stoßbelastbarkeitsgrenze betrieben, so daß er bei einer Stoßbelastung der Gesamtschaltung nicht bleibend geschädigt wird. Der zweite Teilvorwiderstand (RVB) kann auch statt als ein kompakter Widerstand auf mehrere Widerstandskörper aufgeteilt realisiert sein.It has proven to be advantageous to divide the series resistor (RV) according to FIG. 3 into at least two partial series resistors (RVA RVB), one partial series resistor (RVA) preferably having a smaller resistance, but in any case being operated closer to its maximum permissible shock resistance limit and is designed as a safety resistor with a flame-retardant protective layer that separates at a certain shock overload. The second partial series resistor (RVB) is preferably designed to be larger in terms of resistance and, in comparison to the first partial series resistor (RVA), is operated further below its shock resistance limit, so that it is not permanently damaged in the event of a shock load on the overall circuit. The second partial series resistor (RVB) can also be realized instead of being divided as a compact resistor over several resistor bodies.

Beispielsweise hat sich als eine Vorschaltanordnung einer elektronischen Uhrenschaltung eine Reihenschaltung eines Vorschaltkondensators (CV) von 0,39µF Kapazität der Klasse X2, eines ersten Teilvorschaltwiderstandes (RVA) als ein Sicherheitswiderstand von 100 Ohm und eines zweiten Teilvorschaltwiderstandes (RVB) von 270 Ohm bewährt.For example, a electronic clock circuit a series connection of a Ballast capacitor (CV) of 0.39µF capacitance of the class X2, a first partial ballast resistor (RVA) as a Safety resistance of 100 ohms and a second Partial ballast resistance (RVB) of 270 Ohm proven.

In einer weiteren Ausführung, die eine weitere Reduzierung der Stoßstrombelastung der Gleichrichterschaltung (D1) und der Suppressordiode (D2) bringt, ist zwischen den beiden Teilvorwiderständen (RVA, RVB) ein Varistor (V1) und/oder ein Ableitkondensator (CA) angeschlossen, der/die der Serienschaltung aus dem zweiten Teilvorwiderstand (RVB) und der Niederspannungsschaltung (N) parallel geschaltet ist/sind.In a further embodiment, which brings a further reduction in the surge current load of the rectifier circuit (D 1 ) and the suppressor diode (D 2 ), there is a varistor (V 1 ) and / or a leakage capacitor (CA) between the two series resistors (RVA, RVB). connected, which is / are connected in parallel to the series circuit consisting of the second partial series resistor (RVB) and the low-voltage circuit (N).

Bleibt man bei dem vorstehenden Beispiel der Speisung einer elektronischen Uhrenschaltung, so ist eine geeignete Dimensionierung 0,39µF Kapazität für den Vorschaltkondensator (CV), 100 Ohm für den ersten Teilvorwiderstand (RVA), 330 Ohm für den zweiten Teilvorwiderstand (RVB) und 0,27µF Kapazität für den Ableitkondensator (CA), der auch der Klasse X2 entspricht. Der Spitzenstoßstrom infolge eines Normstörimpulses ist dann etwa zweimal größer in dem Ableitkondensator (CA) als in der Niederspannungsschaltung (N) und dem zweiten Teilvorwiderstand (RVB). Diese Schaltung hat gegenüber der Varistorschaltung den Vorteil, daß an deren Bauelementen keine ständig fortschreitende Veränderungen bei wiederholten Stoßbelastungen entstehen und die Spannungs- und Stromverhältnisse besser berechenbar sind, da der Ableitkondensator enger in seinen Eigenschaften toleriert ist und nur geringfügig altert.If you stick to the example of feeding one above electronic clock circuit is a suitable one Dimensioning 0.39µF capacity for the Ballast capacitor (CV), 100 ohms for the first Partial series resistor (RVA), 330 Ohm for the second Partial resistor (RVB) and 0.27µF capacitance for the Leakage capacitor (CA), which also corresponds to class X2. The peak surge current due to a standard interference pulse is then about twice larger in the discharge capacitor (CA) than in the Low voltage circuit (N) and the second Partial series resistor (RVB). This circuit has the advantage over the varistor circuit that whose components are not constantly progressing Changes occur with repeated shock loads and the voltage and current conditions are more predictable because the leakage capacitor is narrower in its properties is tolerated and ages only slightly.

Auch ein Ableitkondensat (CA) mit einer wesentlich kleineren Kapazität als der Vorschaltkondensator von beispielsweise 10 nF oder ein Keramikkondensator von beispielsweise 470 pF erbringen bei bestimmten Störverhältnissen, z. B. bei auftretenden Funkstörungen, eine wirksame Schutzfunktion, insbesondere wenn nämlich sehr kurze hohe Nadelimpulse aus dem Netz zu erwarten sind, die wesentlich steiler und kürzer als der beschriebene Normspannungsimpuls sind. Die Zeitkonstante, die die Vorwiderstände mit dem Ableitkondensator bilden, wird dabei den Zeitverhältnissen der auftretenden Störspitzen angepaßt. Wird der zweite Vorwiderstand (RVB) in mehrere serienmäßig hintereinander geschaltete Teilwiderstände aufgeteilt, so werden vorteilhaft unterschiedliche Zeitkonstanten mit mehreren an den Koppelpunkten der Teilwiderstände angeschlossenen Ableitwiderständen ausgebildet, die gegebenenfalls zu mehreren verschiedenen auftretenden Störsitzenarten passen. Somit ist eine Serie von RC-Filtergliedern gebildet. Die Glieder mit den sehr kurzen Zeitkonstanten fangen insbesondere auch solche Störspitzen ab, die von der Suppressordiode (D2) und dem Siebkondensator (C2) nur teilweise abgeleitet werden.A discharge condensate (CA) with a significantly smaller capacitance than the series capacitor of, for example, 10 nF or a ceramic capacitor of, for example, 470 pF also provide certain interference conditions, e.g. B. in the event of radio interference, an effective protective function, especially when very short high needle pulses are expected from the network, which are much steeper and shorter than the standard voltage pulse described. The time constant that the series resistors form with the leakage capacitor is adapted to the time relationships of the interference peaks that occur. If the second series resistor (RVB) is divided into several series resistors connected in series, different time constants are advantageously formed with several leakage resistors connected to the coupling points of the partial resistors, which may match several different types of interference seats that occur. A series of RC filter elements is thus formed. The links with the very short time constants also intercept such interference peaks that are only partially derived from the suppressor diode (D 2 ) and the filter capacitor (C 2 ).

Auch eine parallele Kombination eines Ableitkondensators (CA) mit einem Varistor (V1) ist für besondere Fälle vorteilhaft einsetzbar, wobei der Varistor (V1) für solche Störspitzen vorgesehen wird, die weit über der Normstörspitze liegen. Diese seltenen, sehr hohen Störspitzen werden dann durch die Nichtlinearität des Varistors erfaßt, dessen Charakteristik demgemäß ausgewählt wird.A parallel combination of a discharge capacitor (CA) with a varistor (V 1 ) can also be used advantageously for special cases, the varistor (V 1 ) being provided for spikes that are far above the standard spike. These rare, very high interference peaks are then detected by the non-linearity of the varistor, the characteristics of which are selected accordingly.

Es liegt im Ermessen des Fachmannes, auf Kosten der Dauerverlustleistung die Spitzenlast des Vorwiderstandes (RV; RVA, RVB), des Vorschaltkondensators (CV) und des Varistors (V1) weiter zu senken. Der Spitzenstrom, der bei einer Störspitze auftritt, ergibt sich praktisch aus der Störspitzenspannung (UI) von 4000 V und dem jeweiligen Vorwiderstand (RV) nach dem Ohmschen Gesetz. Der Spitzenstrom ist also bei einem Vorwiderstand von 100 Ohm bereits zehnmal kleiner als bei einem solchen von 10 Ohm.It is at the discretion of the person skilled in the art to further reduce the peak load of the series resistor (RV; RVA, RVB), the series capacitor (CV) and the varistor (V 1 ) at the expense of the continuous power loss. The peak current that occurs in the event of a spike is practically the result of the spike voltage (UI) of 4000 V and the respective series resistor (RV) according to Ohm's law. The peak current is therefore ten times smaller with a series resistor of 100 ohms than with a series resistor of 10 ohms.

Wird diese Schutzschaltung zur Versorgung einer Uhrenschaltung verwandt, die bekanntlich ständig am Netz bleibt, insbes. auch dann, wenn sämtliche übrigen Verbraucher mit einem Hauptschalter bei Betriebsende abgeschaltet werden, dann entsteht aufgrund der an dem abgetrennten Netzteil vorher energetisch aufgeladenen Induktivitäten, z. B. an Leuchtstoffröhren, eine Stoßwelle, die mangels geeigneter angeschlossener Verbraucher sich an den Netzenden durch Reflexionen jeweils spannungsverdoppelnd mehrfach pendelnd ausbreitet.If this protective circuit to supply a Clock circuit related, which is known to be constantly on the network remains, especially if all others Consumers with a main switch at the end of operation be switched off, then arises due to the on the disconnected power supply previously energized Inductors, e.g. B. on fluorescent tubes, a shock wave, the lack of suitable connected consumers voltage doubling at the ends of the network due to reflections spreads out several times.

In extremen Sonderfällen ist die erfinderische Schaltung zuverlässig, was für einen Schaltuhrenbetrieb wichtig ist, da, wenn in solchen Extremfällen die Schutzschaltung durch energiereiche Störimpulse überlastet wird, der Sicherheitswiderstand definiert abschaltet, bevor ein Schaden an der Niederspannungsschaltung eintritt.In extreme special cases, the inventive circuit is reliable, which is important for a timer operation, there if in such extreme cases the protective circuit is switched on high-energy interference is overloaded, the Safety resistor defined switches off before on Damage to the low voltage circuit occurs.

Da die Schaltuhrenbaugruppen in genormten engen Rasterabständen auf Schalttafeln in Reihen zu montieren sind, erfüllt der geringe Platzbedarf und der geringe Leistungsbedarf der Schutzschaltung die Einbauanforderungen in besonderem Maße, so daß diese Schutzschaltung in dem Uhrengehäuse mit untergebracht werden kann und sie dieses nicht unzulässig erwärmt.Since the time switch modules in standardized narrow To install grid spacings on control panels in rows are the small space requirement and the small Power requirement of the protective circuit the installation requirements to a special extent, so that this protective circuit in the Watch case can be housed with and this not warmed inadmissibly.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß nach der vorteilhaften Dimensionierung die Bauelemente der Schutzschaltung und die Niederspannungsschaltung durch die Normstörspannungsimpulse nicht unzulässig überlastet werden und daß bei einer völligen Überlastung der Schaltung der Sicherheitswiderstand vor allen anderen Bauelementen eine Trennung der Schaltung vom Netz erbringt. Der als schwerentflammbarer Widerstand ausgelegte Schutzwiderstand ist relativ klein und arbeitet bei der Normstörspitze noch sicher, jedoch in der Nähe seines Abschaltpunktes. Der Vorschaltkondensator ist durch eine Normstörspitze definiert belastet und kann mindestens eine Güteklasse niedriger gewählt werden, da der Vorwiderstand den Stoßstrom und die Spitzenspannung begrenzt, die durch den Normstörspannungsimpuls an ihm abfällt. Sämtliche Bauelemente der Schaltung, gegebenenfalls auch ein Varistor, der relativ klein dimensioniet werden kann, sind bei der Normstörspitze so gering belastet daß keine fortlaufende Degradierung über ein gewisses Maß hin auftritt. Eine permanent fortschreitende Zunahme der Verlustleistung der Schutzschaltung tritt somit nicht auf. Eine Optimierung der Störfilterwirkung ist durch eine Kettung von Filtergliedern vorzunehmen, die von seriellen Teilwiderständen des Vorwiderstandes und daran angeschlossenen Ableitkondensatoren gebildet werden.In summary it can be stated that after the advantageous dimensioning of the components Protection circuit and the low voltage circuit through the Standard interference voltage pulses must not be overloaded inadmissibly and that when the circuit is completely overloaded Safety resistance before all other components Separation of the circuit from the network. The as flame-retardant resistance designed protective resistor is relatively small and still works at the standard spike sure, but close to its cut-off point. The Ballast capacitor is defined by a standard spike burdened and can be at least one grade lower be chosen because the series resistor the surge current and the Peak voltage limited by the Standard interference voltage pulse drops at it. All Components of the circuit, possibly also a varistor, which can be dimensioned relatively small are in the Standard spike so little loaded that no continuous Degradation occurs to some extent. A permanently progressive increase in the power loss of the Protection circuit does not occur. An optimization of the Interference filter effect is due to a chain of filter elements to be carried out by serial resistors of the Series resistor and connected to it Leakage capacitors are formed.

Claims

1. Protection circuit of a low-voltage circuit (N), which consists of a rectifier circuit (D 1 ), which supplies a direct current consumer (L) to which a suppressor zener diode (D 2 ) is connected in parallel, the rectifier circuit (D 1 ), in Series with a series capacitor (CV) and in series with an ohmic series resistor (RV), fed by an AC network (UN, UI, ZI) and the ohmic series resistor (RV) at the network frequency is more than an order of magnitude smaller than that Capacitive resistance of the ballast generator (CV), characterized in that the series resistor (RV) is so large that a maximum capacitor voltage (UC3, UC4) occurring at the ballast capacitor (CV) due to a standard interference voltage peak (UI) occurring on the network side is at most equal half the maximum standard interference voltage (UI), and that the series resistor (RV) is designed as a metal resistor in a flame-retardant safety version is formed, which is operated with the standard interference voltage peak (UI) occurring on the network side in its permissible pulse load working range.

2. Protection circuit of a low-voltage circuit (N), which consists of a rectifier circuit (D 1 ), which supplies a direct current consumer (L) to which a suppressor zener diode (D 2 ) is connected in parallel, the rectifier circuit (D 1 ), in Series with a series capacitor (CV) and in series with two serial ohmic partial series resistors (RVA, RVB), fed by an AC network (UN, UI, ZI) and the ohmic partial series resistors (RVA, RVB) at the network frequency by more than are of an order of magnitude smaller than the capacitive resistance of the series ballast (CV), characterized in that the partial series resistors (RVA, RVB) together are so large that a maximum occurring at the series capacitor (CV) as a result of a standard interference voltage peak (UI) occurring on the network side Capacitor voltage (UC3, UC4) is at most equal to half the maximum standard interference voltage (UI), and that the first partial series resistor (RVA) is a weak is flammable safety resistor with defined switch-off behavior, which is operated as a result of a network-side standard interference voltage peak (UI) near an upper limit of its impulse load working range, and the second partial series resistor (RVB) is a resistor which is comparatively further below an upper limit of its due to a network-side standard interference voltage peak (UI) Pulse load work area is operated.

3. Protection circuit according to claim 2, characterized characterized in that the first series resistor (RVA) a has lower resistance than the second.

4. Protection circuit according to claim 3, characterized characterized in that at a mains voltage of 220 V the Consumer (L) is a clock circuit that Ballast capacitor (CV) a capacity of 0.39µF and class X2 is the first Partial resistor (RVA) is 100 ohms and the second Partial resistor (RVB) is 270 ohms.

5. Protection circuit according to one of claims 2 to 4, characterized in that the series capacitor (CV) on the network side of the series resistors (RVA, RVB) is arranged and between the two partial series resistors (RVA, RVB) a varistor (V 1 ) is connected, the bridges the second partial series resistor (RVB) and the low-voltage circuit (N) and which is dimensioned so that it has a much higher resistance than the low-voltage circuit (N) at mains voltage (UN) and that it is safe as a result of a mains-side standard interference voltage peak (UI) Pulse load work area is operated, taking a larger peak current than the second partial series resistor (RVB).

6. Protection circuit according to one of claims 2 to 5, characterized in that the series capacitor (CV) is arranged on the network side of the series resistors (RVA, RVB) and between the two series resistors (RVA, RVB) Leakage capacitor (CA) is connected to the second Partial series resistor (RVB) and the low voltage circuit (N) bridged, and that the discharge capacitor (CA) so is dimensioned that he essential in a voltage-free operation smaller current than the low voltage circuit (N).

7. Protection circuit according to claim 6, characterized in that the discharge capacitor (CA) due to a network side Standard interference voltage peak (UI) a greater peak current than the second partial series resistor (RVB) leads and one on it peak voltage occurring about the maximum Ballast capacitor voltage (UC3, UC4) corresponds.

8. Protection circuit according to claim 7, characterized in that the second series resistor (RVB) is dimensioned so that it is due to a mains interference voltage peak (UI) carries a peak current that is approximately 1/3 to 1/5 as large as is the current in the leakage capacitor (CA) that results a standard interference voltage peak (UI) flows on the network side.

9. Protection circuit according to claim 6, characterized in that the discharge capacitor (CA) by one or at least two Orders of magnitude smaller than the series capacitor (CV) is.

10. Protection circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that the second series resistor (RVB) consists of at least two serial resistors and a leakage capacitor between each of these resistors connected.

11. Protection circuit according to claim 10, characterized characterized in that the multiple resistors of the second Partial series resistor with the associated one Leakage capacitor have different time constants, the different types of mains interference are designed in accordance with.

12. Protection circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that the discharge capacitor (CA) a Has a capacitance between 0.27µF and 470µF and a Class X2 film capacitor or a ceramic capacitor is, the first partial series resistor (RVA) has 100 ohms and the second partial series resistor (RVB) has 330 ohms.

13. Protection circuit according to claim 4, characterized characterized in that the clock circuit including the Protection circuit is arranged in a standard grid housing.

14. Protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the series resistor (RV; RVA, RVB) a has such a large resistance that the ballast capacitor (CV) such a low encoder voltage (UC3, UC4) as a result a standard-side interference voltage spike occurs that one maximum permissible for the series capacitor (CV) Pulse voltage and its maximum permissible pulse current is not are exceeded when the ballast capacitor (CV) is one belongs to a lower quality class than one Capacitor that is approved for standard interference voltage.

15. Protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the series resistor (RV; RVA, RVB) a has such a large resistance that the ballast capacitor (CV) due to a standard interference voltage peak (UI) at most a tension occurs that is half Standard interference voltage (UI) corresponds.