DE3908236A1

DE3908236A1 - Overvoltage protection, especially overvoltage protection device

Info

Publication number: DE3908236A1
Application number: DE19893908236
Authority: DE
Inventors: Raimund Koenig; Peter Dipl Ing Igl
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-20

Abstract

The invention relates to an overvoltage protection, especially an overvoltage protection device, having a current limiter in a longitudinal current path and having a transverse path lying between current limiter and appliance to be protected, which transverse path leads to another longitudinal current path or to earth and has an overvoltage (voltage surge) arrestor provided in it. In order to achieve fast and sufficient overwad protection of suppressor diodes against thermal and/or electrical overloading (including the required disconnection) and in addition, to obtain a certain degree of reversibility, it is proposed to provide one or two poly-PTC current limiters (7, 7') in the longitudinal current path (1-3) and a suppressor diode (8) as overvoltage arrestor in the transverse path (9). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsschutz, insbe sondere in Form eines Überspannungsschutzgerätes gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to an overvoltage protection, esp special in the form of a surge protection device according to the preambles of claims 1 and 2.

Ein derartiger Überspannungsschutz ist vom Prinzip her in DIN VDE 0 845 Teil 1, Seite 21, Bild 16a und b dargestellt. Im Fall von Bild 16a ist eine Sicherung, bzw. ein Kaltleiter im Längsstrompfad und eine Entladungsstrecke im Querpfad vorgesehen, dem eine Kurzschlußeinrichtung parallel ge schaltet ist. Zwischen der Entladungsstrecke und der Kurzschlußeinrichtung besteht eine Wärmekopplung, so daß beim Zünden der Entladungsstrecke entweder eine Strom abschaltung (Stromsicherung) bzw. eine Strombegrenzung (Kaltleiter) oder ein Kurzschluß über die Kurzschlußein richtung infolge der Wärmekopplung erfolgt (Bild 16a). Ähnliche Verhältnisse zeigt Bild 16b, bei dem allerdings durch die dort dargestellte thermische Abtrenneinrich tung der Überspannungsschutz von dem Stromkreis getrennt, und nicht der Stromkreis unterbrochen wird. Nachteilig ist, daß sich bei Kaltleitern in der Regel der Wider stand bereits durch den Stoßstrom um einige Zenerpo tenzen erhöht und nach Wegfall der damit verbundenen Erwärmung erst innerhalb einiger Minuten auf den Betrag des Kaltwiderstandes zurückfällt. Es treten also be reits während und nach dem nominellen Ableitvorgang der Schutzeinrichtung unerwünschte Beeinflußungen der Betriebseigenschaften des beschalteten Signalkreises auf, die zu vorübergehenden Betriebsstörungen führen können. Es fehlt ein definiertes Schaltverhalten, das z. B. nur dann auftritt, wenn tatsächlich ein Defekt des Überspannungsschutzes vorliegt. Dies ist für eine Reihe von Anwendungsfällen nachteilig. Eine Stromsicherung hat nach ihrem Auslösen eine dauerhafte Unterbrechung zur Folge und muß zur Wiederherstellung des Betriebes durch eine neue ersetzt werden (Wartung). Die Wärme kopplung zwischen Ableiter und Kurzschlußeinrichtung (Thermoschalter) hat ebenfalls nachteiligerweise eine sehr lange Reaktionszeit, sowie eine relativ hohe An sprechtemperatur (z. B. 140°C).Such a Overvoltage protection is in principle in DIN VDE 0 845 Part 1, page 21, Figure 16a and b shown. In the case of Figure 16a is a fuse, or a PTC thermistor in Longitudinal current path and a discharge path in the cross path provided, the ge a short-circuiting device parallel is switched. Between the discharge section and the Short-circuit device is a heat coupling, so that when igniting the discharge path either a current shutdown (current fuse) or a current limit (PTC thermistor) or a short circuit on the Kurzschlußein direction as a result of heat coupling (Fig. 16a). Similar conditions are shown in Fig. 16b, in which, however by the thermal Abtrenneinrich shown there the surge arrester is disconnected from the circuit, and not the circuit is interrupted. adversely is that in PTC thermistors usually the cons already stood by the surge current around some Zenerpo increased and after elimination of the associated costs Warm up only within a few minutes on the amount the cold resistance falls back. So be it already during and after the nominal discharge process the protective device unwanted influences of the Operating characteristics of the wired signal circuit which cause temporary breakdowns can. It lacks a defined switching behavior, the z. B. only occurs when actually a defect of Overvoltage protection is present. This is for a number of use cases disadvantageous. A power fuse has a permanent break after being triggered entails and must restore the operation be replaced by a new one (maintenance). The heat coupling between arrester and short-circuit device (Thermal switch) also has a disadvantageous very long reaction time, as well as a relatively high on speaking temperature (eg 140 ° C).

Ferner kennt man zur Ableitung von Überspannungen be reits Suppressordioden. Dies sind schnell ansprechende Zenerdioden, die insbesondere Überspannungen mit ge ringen Energieanteilen sicher ableiten; allerdings bei höheren Stromstärken und der damit auftretenden ther mischen Überlastung zerstört werden. Diese Gefahr besteht sowohl durch Überschreiten der Impulsleistung als auch der zulässigen Dauerverlustleistung. Werden solche Ele mente in einen Überspannungsschutz eingesetzt, so muß im Sinne der Verfügbarkeit der Anlage dafür Sorge ge tragen werden, daß eine Zerstörung des Elements mög lichst verhindert wird, um z. B. einen Kurzschluß des Signalwegs auszuschließen.Furthermore, one knows for the derivation of overvoltages be already suppressor diodes. These are fast-paced Zener diodes, in particular overvoltages with ge to safely divert energy shares; however at higher currents and the resulting ther Overload will be destroyed. This danger exists both by exceeding the pulse power as well the permissible continuous power loss. Will such Ele used in a surge protection, so must to ensure the availability of the system wear, that a destruction of the element possible is prevented to z. B. a short circuit of Exclude signal path.

Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, einen schnellen und hinreichenden Überlastungsschutz von Suppressordioden gegen thermische und/oder elektri sche Überlastung zu schaffen, einschließlich der not wendigen Abtrennung. Außerdem soll eine gewisse Rever sibilität erreicht werden, die nach Abklingen der "Störung" den ursprünglichen Betriebszustand wieder herstellt, ohne daß dies mit Wartungsarbeiten (z. B. Austausch defekter Teile) verbunden wäre.The object of the invention is therefore a fast and adequate overload protection of Suppressor diodes against thermal and / or elektri overload, including the emergency manoeuvrable separation. In addition, a certain Rever be achieved after the decay of the "Fault" the original operating state again without this being done with maintenance work (eg Replacement of defective parts) would be connected.

Die Lösung dieser Aufgabe wird zunächst in den einander nebengeordneten Patentansprüchen 1 und 2 gesehen, wobei Patentanspruch 1 vom Gegenstand der Fig. 16a und Patent anspruch 2 vom Gegenstand der Fig. 16b der o. g. DIN VDE 0 845 Teil 1 ausgeht. In beiden Fällen wird die Aufgabe durch die Kombination eines Poly-PTC-Strombegrenzers mit einer Suppressordiode gelöst und zwar insbesondere für den Schutz elektronischer Geräte und elektronischer Steuerungs- und Regeleinrichtungen, für die bereits sehr geringe Überspannungen schädlich sind. Ein Poly- PTC-Strombegrenzer (auch unter dem Fachausdruck "Poly switch" bekannt) besteht aus untereinander elektrisch kontaktierten kleinen Kohlekörnern mit dazwischen lie genden Kunststoffschichten. Bei ansteigender Temperatur (Umgebungstemperatur oder Stromwärme) dehnen sich die Kunststoffschichten zwischen diesen Kohlekörnern aus und drücken sie auseinander, so daß eine hochohmige Unterbrechung des Strompfades über das Element erfolgt. Im Vergleich zu Stromsicherungen erfolgt dieser Ab schaltvorgang wesentlich schneller bzw. kann gegenüber einem sogenannten Kaltleiter eine wesentlich bessere (hochohmigere) Unterbrechung erreicht werden, die dem Schaltverhalten z. B. einer Stromsicherung ähnlich ist. Der Poly-PTC vereint in idealer Weise die positiven Eigenschaften einer Stromsicherung und eines Kalt leiters. Dies hat einen entsprechend schnellen Schutz der Suppressordiode vor thermischer und/oder elektri scher Überbeanspruchung zur Folge. Ein Poly-PTC-Begren zer schaltet auch wesentlich schneller als ein mechani scher Abschalter. Hinzu kommt die sogenannte "selbst heilende" Sicherungswirkung eines Poly-PTC-Begrenzers, indem er nach Wegfall seiner Erwärmung sofort wieder den zur Ausgangstemperatur gehörenden entsprechenden kleineren elektrischen Widerstand hat. Die vorgenannte Erwärmung des Poly-PTC-Begrenzers kann aufgrund eines entsprechend erhöhten Stromes erfolgen, der bei Schad haftwerden oder Kurzschluß der Suppressordiode über diese fließt. Sofern die nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mögliche Wärmekopplung zwischen Suppressor diode und Poly-PTC-Strombegrenzer vorhanden ist, rea giert dieser Begrenzer auch entsprechend auf eine unzu lässige Erwärmung der Suppressordiode. Wesentlich ist ferner, daß ein Poly-PTC-Strombegrenzer im Gegensatz zu einem üblichen Kaltleiter bei geringen Temperaturen sehr niederohmig ist und erst ab einer bestimmten Tempe ratur sehr hochohmig wird. Dieser Schalt- oder Über gangspunkt, sowie die Ansteuerzeit vom niederohmigen in den hochohmigen Zustand läßt sich über die Stromdichte und die jeweilige Umgebungstemperatur beeinflussen. Bei konstanter Temperatur wirkt ein solcher Strombegrenzer also wie eine normale Stromsicherung. Durch Erhöhung der Umgebungstemperatur wird der Auslösestrom dieser Stromsicherung herabgesetzt. Ein auf die Zerstörungs kennlinie der zu schützenden Suppressordiode abgestimm ter Poly-PTC-Strombegrenzer (hierzu wird auf Anspruch 3 verwiesen) bietet somit einen optimalen Schutz der Diode. Dieser Strombegrenzer ist auch bei kleinen Ab messungen sehr stoßstromfest und schaltet bei den hier zu betrachtenden Größenordnungen des Stoßstromes nicht, d. h. ändert dabei seinen Widerstand praktisch kaum. Es wird aber bereits bei geringen langsamen transienten Überspannungen bzw. Überströmen seitens des Poly-PTC- Begrenzers reagiert, d. h. abgeschaltet. Die Suppressor diode wird nicht zerstört. Beim Gegenstand des Anspruches 1 hat dies eine Unterbrechung der Stromzufuhr zur Suppres sordiode und auch zum zu schützenden Gerät zur Folge, während beim Gegenstand des Anspruches 2 der Verbraucher weiter an der Spannung liegt und damit eine Stromzufuhr erhält, während der Stromkreis der Suppressordiode unter brochen ist. Sollte aber aufgrund zu schneller Überspan nungen doch eine Zerstörung der Suppressordiode erfolgt sein, so wird sie in beiden vorgenannten Fällen abge schaltet. In beiden Fällen ist aber eine Signalübertra gung auf das zu schützende Gerät weiter möglich.The solution of this problem is first seen in the co-independent claims 1 and 2, wherein claim 1 from the subject of Fig. 16a and patent claim 2 from the subject of FIG. 16b of the above-mentioned DIN VDE 0 845 Part 1 starts. In both cases, the object is achieved by combining a poly-PTC current limiter with a suppressor diode, in particular for the protection of electronic devices and electronic control and regulating devices for which even very low overvoltages are detrimental. A poly-PTC current limiter (also known under the term "poly switch") consists of mutually electrically contacted small carbon grains with intervening lowing plastic layers. With increasing temperature (ambient temperature or current heat), the plastic layers between these carbon grains expand and push apart, so that a high-impedance interruption of the current path takes place via the element. Compared to current fuses from this switching process takes place much faster or can be compared to a so-called PTC a much better (high-impedance) interruption can be achieved, the switching behavior z. B. a current fuse is similar. The Poly-PTC ideally combines the positive characteristics of a current fuse and a cold conductor. This has a correspondingly rapid protection of the suppressor diode from thermal and / or electrical shear overuse result. A poly-PTC limiter also switches much faster than a mechanical shut-off switch. In addition, there is the so-called "self-healing" securing effect of a poly-PTC limiter, in that he has immediately after the removal of its heating again corresponding to the output temperature corresponding smaller electrical resistance. The aforementioned heating of the poly-PTC limiter may be due to a correspondingly increased current, which is liable to damage or short-circuiting of the suppressor diode. If, according to another proposal of the invention, possible heat coupling between suppressor diode and poly-PTC current limiter is present, this limiter also reacts accordingly to an inadmissible heating of the suppressor diode. It is also essential that a poly-PTC current limiter in contrast to a conventional PTC thermistor at low temperatures is very low resistance and only at a certain Tempe is very high impedance. This switching or transition point, as well as the drive time from the low-impedance to the high-impedance state can be influenced by the current density and the respective ambient temperature. At constant temperature, such a current limiter acts as a normal current fuse. By increasing the ambient temperature, the tripping current of this current fuse is reduced. A characteristic of the destruction characteristic of the suppressor diode to be protected ter poly PTC current limiter (reference is made to claim 3) thus provides optimum protection of the diode. This current limiter is very shock current resistant even at small dimensions from and does not switch at the here to be considered magnitudes of the surge current, ie, it hardly changes its resistance. However, it is already reacted at low slow transient overvoltages or overcurrents on the part of the poly PTC limiter, ie switched off. The suppressor diode is not destroyed. In the subject matter of claim 1, this has an interruption of the power supply to Suppres sordiode and the device to be protected result, while the subject of claim 2, the consumer is still at the voltage and thus receives a power supply, while the circuit of the suppressor diode is interrupted , But if due to too fast overvoltage voltages but destruction of the suppressor diode be done, it is switched abge in both cases above. In both cases, however, a signal transmission to the device to be protected is still possible.

Die Erfindung betrifft ferner eine dem Poly-PTC-Strombe grenzer parallel geschaltete Defekt- bzw. Störanzeige. The invention further relates to a poly PTC current limit parallel defect or fault indication.

Im einzelnen wird auf die Ansprüche 4 bis 8 verwiesen. Die vorstehend bereits erwähnte Wärmekopplung zwischen Poly-PTC-Strombegrenzer und Suppressordiode ist Gegen stand des Anspruches 9.In detail, reference is made to the claims 4 to 8. The above-mentioned heat coupling between Poly PTC current limiter and suppressor diode is counter stand of claim 9.

Die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 beinhalten ver schiedene Schaltungsausführungen des Gegenstandes des Anspruches 2 und folgende.The features of claims 10 and 11 include ver various circuit designs of the subject of the Claim 2 and following.

Ferner kann ein sogenannter Grobschutz gemäß den An sprüchen 12 und 13 den vorstehend erläuterten, als Fein schutz wirkenden Mitteln vorgeschaltet sein. Durch die ses Vorschalten einer Entladungsstrecke und einem auf die Diode angepaßten Längswiderstand werden beim Zünden der Entladungsstrecke die nachfolgende Diode und der Poly-PTC-Begrenzer entlastet.Furthermore, a so-called coarse protection according to the An say 12 and 13 the above explained as fine protective means to be upstream. By the ses upstream of a discharge path and on the diode adapted series resistance are ignited the discharge path the subsequent diode and the Poly PTC limiter relieved.

Wie eingangs bereits erwähnt, ist der Überspannungs schutz nach der Erfindung auch gerätemäßig ausbildbar. Hierzu wird auf die Ausgestaltungsmöglichkeiten gemäß den Ansprüchen 14 bis 18 verwiesen.As already mentioned, the overvoltage is protection according to the invention also gerätemäßig ausbildbar. For this purpose, the design options according to the claims 14 to 18 referenced.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu ent nehmen. In den im wesentlichen schematischen Zeichnungen zeigt:Further advantages and features of the invention are the following description and the accompanying drawings of embodiments according to the invention ent to take. In the essentially schematic drawings shows:

Fig. 1 das Prinzip einer Schaltung der Ausführung nach Anspruch 1 mit optischer Defektanzeige, Fig. 1 shows the principle of a circuit of the embodiment according to claim 1 having an optical defect display,

Fig. 2 das Prinzip einer Schaltung der Ausführung nach Anspruch 2, Fig. 2 shows the principle of a circuit of the embodiment according to claim 2,

Fig. 3 eine Schaltung ähnlich Fig. 1 mit Wärmekopplung,Similar to FIG. 3, a circuit of Fig. 1 with thermal coupling,

Fig. 4 eine Schaltung ähnlich Fig. 1 mit Wärmekopplung und verbesser ter optischer Defektanzeige, Fig. 4 shows a circuit similar to Fig. 1 with combined heat and Improvement ter visual fault indicator,

Fig. 5 eine Schaltung ähnlich dem Schaltungsprinzip nach Fig. 2 und Anspruch 2, Fig. 5 shows a circuit similar to the circuit principle according to Fig. 2 and in claim 2,

Fig. 6 eine gerätemäßige Ausführung zur Schaltung nach Fig. 5, Fig. 6 is a device-standard version with the circuit of Fig. 5,

Fig. 7 eine Teilansicht gemäß dem Pfeil VII in Fig. 6, Fig. 7 is a partial view according to arrow VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine weitere gerätemäßige Ausführung einer Schaltung nach Fig. 1, 2, 3 oder 4. Fig. 8 shows a further embodiment of a device consistent circuit according to Fig. 1, 2, 3 or 4.

Mit 1, 2 ist jeweils die Netzseite und mit 3, 4 jeweils die Anschlußseite für das zu schützende Gerät oder der gleichen beziffert. Es kann eingangsseitig ein Über spannungsableiter 5 für die Ableitung größerer Über spannungen vorgesehen sein, falls mit einer Blitzbean spruchung gerechnet werden muß. In diesem Fall ist auch ein Vorwiderstand 6 vorzusehen, der in einem der Längs strompfade 1 und 3 und/oder 2 und 4 liegt und dem Aufbau der Gegenspannung zum Zünden der Entladungsstrecke 5 dient. Ohne die vorgenannten Bauteile 5, 6 würden im Fall einer Blitzbeanspruchung der nachstehend erläuter te Poly-PTC-Strombegrenzer 7 und die Suppressordiode 8 zerstört werden können.With 1 , 2 in each case the network side and with 3, 4 respectively the connection side for the device to be protected or the same numbered. It can be provided on the input side over voltage arrester 5 for the derivation of larger over voltages, if it must be expected with a Blitzbean spruchung. In this case, a series resistor 6 is provided, which is in one of the longitudinal current paths 1 and 3 and / or 2 and 4 and the construction of the counter voltage for igniting the discharge gap 5 is used. Without the aforementioned components 5 , 6 , in the case of a lightning stress, the poly-PTC current limiter 7 explained below and the suppressor diode 8 would be destroyed.

Hieran schließt sich in der Ausführung gemäß Fig. 1 ein in Reihe mit dem Widerstand 6 liegender Poly-PTC-Strom begrenzer 7 (wobei "PTC" die Abkürzung für "Positiv- Temperatur-Coeffizient" ist) an, der der zu überwachen den Suppressordiode vorzugsweise in Energieflußrichtung vorgeordnet ist. Die technischen Daten eines solchen Strombegrenzers können beispielsweise sein:This is followed in the embodiment of FIG. 1 in-line with the resistor 6 lying poly-PTC current limiter 7 (where "PTC" is the abbreviation for "positive temperature coefficient"), to monitor the suppressor diode is preferably arranged upstream in the direction of energy flow. The technical data of such a current limiter can be, for example:

Niedrigohm-Bereich:|<200 m ΩLow-ohm range: | <200 m Ω Hochohm-Bereich:High impedance range: <5 K Ω<5KΩ max. SpannungsbereichMax. voltage range 40 V=40V = Strom-Bereich:Current range: 150 mA-4 A150 mA-4 A

Der in Fig. 1 mit 7 bezifferte Poly-PTC-Strombegrenzer hat die vorstehend als vorzugsweise angegebene Position. Die Energieflußrichtung und die Beeinflussungsrichtung müssen aber nicht zwangsläufig gleichgerichtet sein. In diesem Fall kann derPoly-PTC-Strombegrenzer wie in Fig. 1 mit Ziffer 7′ dargestellt, auch in Energiefluß richtung betrachtet der zur überwachenden Suppressordi ode nachgeordnet sein. Es liegt im Bereich der Erfindung, entweder nur einen Poly-PTC-Strombegrenzer vorzusehen und ihn entweder an der Stelle 7 oder an der Stelle 7′ zu positionieren. Man kann aber auch zwei Poly-PTC-Strom begrenzer vorsehen und einen davon bei 7 und den anderen bei 7′ positionieren. Im letztgenannten Fall ist die optische Defektanzeige beide Poly-PTC-Strombegrenzer 7 und 7′ übergreifend anzuordnen, wie es mit den Ziffern 16 und 16′ in Fig. 1 angedeutet ist. Im letztgenannten Fall ist also von beiden möglichen Beeinflussungsrichtungen her ein Poly-PTC-Strombegrenzer der Suppressordiode vor geordnet und mit einer Defektanzeige gekoppelt. Dabei wird unter der Beeinflussungsrichtung die Richtung ver standen, von der her die jeweilige Störung, im vorlie genden Fall eine Überspannung, kommt. Dies kann im vor liegenden Beispiel sowohl von den Netzanschlüssen 1, 2 als auch vom zu schützenden Gerät, d. h. von den An schlüssen 3, 4 her geschehen. Dagegen kommt die Energie flußrichtung auf jeden Fall vom Netz, d. h. von den An schlüssen 1, 2 her.The poly-PTC current limiter numbered 7 in FIG. 1 has the position indicated above as being preferred. However, the direction of energy flow and the direction of influence need not necessarily be rectified. In this case, the poly-PTC current limiter as shown in Fig. 1 with numeral 7 ', also considered in Energiefluß direction considered to be subordinate to the monitoring Suppressordi ode. It is within the scope of the invention to provide either only one poly-PTC current limiter and to position it either at point 7 or at point 7 '. But you can also provide two poly PTC current limiter and position one at 7 and the other at 7 '. In the latter case, the optical defect display both poly-PTC current limiter 7 and 7 'overarching to arrange, as indicated by the numbers 16 and 16 ' in Fig. 1. In the latter case, therefore, a poly-PTC current limiter of the suppressor diode is arranged in front of both possible influencing directions and coupled with a defect indicator. In this case, the direction is understood under the influencing direction, from which the respective disturbance, in this case an overvoltage, comes. This can happen in the example before, both from the power terminals 1 , 2 and the device to be protected, ie, from the connections to 3 , 4 ago. In contrast, the energy flow direction comes in any case from the network, ie from the connections to 1 , 2 ago.

Die vorstehend beschriebene Möglichkeit der Anordnung zweier Poly-PTC-Strombegrenzer gilt auch für die übrigen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung, ausgenommen das Ausführungsbeispiel der Fig. 2.The above-described possibility of arranging two poly PTC current limiters also applies to the other embodiments of this invention, except for the embodiment of FIG. 2.

Im Querpfad 9 zwischen den beiden Längspfaden 1 bis 3 und 2 bis 4 ist die zu überwachende Suppressordiode 8 vorgesehen. Steigt der Strom im Längspfad 1-3 über einen bestimmten Wert und/oder erhöht sich die Tempera tur des Poly-PTC-Begrenzers 7 über einen bestimmten Wert, so schaltet er den Strom im Längspfad 1-3 ab und verhindert somit eine unzulässig hohe Belastung der Suppressordiode 8.In the transverse path 9 between the two longitudinal paths 1 to 3 and 2 to 4 , the suppressor diode 8 to be monitored is provided. Increases the current in the longitudinal path 1-3 above a certain value and / or increases the temperature of the poly PTC temperature limiter 7 above a certain value, it switches off the current in the longitudinal path 1-3 and thus prevents an unacceptably high load the suppressor diode 8 .

In der Prinzipschaltung nach Fig. 2 befinden sich der Poly-PTC-Begrenzer 7 und die Suppressordiode 8 in Reihen schaltung im Querpfad 9. Im Fall einer unzulässig hohen Erwärmung und/oder Strombelastung dieses Querpfades und damit derSuppressordiode 8 schaltet der Poly-PTC-Strom begrenzer 7 nur den Strom in diesem Strompfad ab, wobei aber ebenfalls die Suppressordiode 8 überwacht ist. Auch hier können, falls notwendig, der Widerstand 6 im Strom längspfad 1-3 und der Überspannungsableiter 5 vorge sehen sein.In the basic circuit of FIG. 2, the poly-PTC limiter 7 and the suppressor diode 8 are in series circuit in the transverse path. 9 In the case of an impermissibly high heating and / or current load of this cross path and thus derSuppressordiode 8 of the poly-PTC current limiter 7 on only the current in this current path from, but the suppressor diode is also monitored. 8 Again, if necessary, the resistor 6 in the current long path 1-3 and the surge arrester 5 can be seen easily.

Mit der Erfindung wird somit stets eine angepaßte Über wachung solcher Suppressordioden erreicht (siehe im ein zelnen die weiter oben erläuterten Vorteile). Der oben genannte Grobschutz durch die Teile 5, 6 bewirkt im Fall einer hohen Stoßstrombelastung, z. B. durch Blitzbeanspru chung, daß am Widerstand 6 sich eine entsprechende Gegen spannung aufbaut, so daß der Überspannungsableiter 5 überschlägt und dadurch verhindert, daß die Suppressor diode und der Poly-PTC-Strombegrenzer beschädigt werden. Der Widerstand 6 muß also so groß bemessen sein, daß bei Erreichen des maximal für die Suppressordiode zulässigen Impulsstromes an ihm sich eine Spannung aufbaut, die den Überspannungsableiter 5 zum Überschlag bringt, bevor die Suppressordiode 8 einen Schaden erleidet.Thus, with the invention, an adapted monitoring of such suppressor diodes is always achieved (see in an individual the advantages explained above). The above coarse protection by the parts 5 , 6 causes in the case of a high surge current load, z. B. by Blitzbeanspru monitoring that the resistor 6 , a corresponding counter-voltage builds up, so that the surge arresters 5 overturns and thereby prevents the suppressor diode and the poly-PTC current limiter are damaged. The resistor 6 must therefore be dimensioned so large that when it reaches the maximum permissible for the suppressor pulse current at it builds up a voltage that causes the surge arrester 5 to rollover before the suppressor diode 8 suffers damage.

Fig. 1 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, nämlich eine dem Poly-PTC-Strombegrenzer parallel geschaltete, optische Defektanzeige 16 in Form z. B. einer Leuchtdiode (LED) oder einer akustischen An zeige, die dann anzeigen bzw. signalisieren, wenn der Poly-PTC-Strombegrenzer 7 abgeschaltet ist. Diese Anzeige und eine Anzeige entsprechend Fig. 4 könnten auch bei der Anordnung nach Fig. 2 parallel zum Poly-PTC-Strombegrenzer 7 vorgesehen sein. Fig. 1 shows a further embodiment of the invention, namely a poly-PTC current limiter connected in parallel, optical defect indicator 16 in the form of z. As a light emitting diode (LED) or an acoustic display, which then indicate or signal when the poly-PTC current limiter 7 is turned off. This display and a display according to FIG. 4 could also be provided in the arrangement according to FIG. 2 parallel to the poly-PTC current limiter 7 .

Fig. 4 zeigt eine Defektanzeige mit einer Konstant stromquelle 10, bestehend aus einer Leuchtdiode (LED) 16, einem Widerstand 11 und einem Transistor 12. Hier ist eine Anzeige des Schaltzustandes des Poly-PTC-Strom begrenzers nahezu unabhängig von der Spannungshöhe der Signalspannung bei gleichbleibender Intensität (Hellig keit) möglich. Wenn LED dunkel ist, so entspricht dies einem niederohmigen Poly-PTC-Strombegrenzer, d.h. es liegt keine Störung vor. Ist dagegen LED hell, so be deutet das, daß der Poly-PTC-Strombegrenzer hochohmig ist und eine Störung vorliegt, sowie kein Signal am Aus gang erscheint; bzw. im Fall der Fig. 2 der Überspan nungsteil, d. h. der Querpfad 9 abgeschaltet ist. Gene rell gilt, daß eine Defektanzeige nicht nur optisch, sondern auch akustisch sein kann. Eine entsprechende Auswertung kann z. B. zu einer entfernt gelegenen Stelle (Schaltwarte) geführt werden. Dies wäre z. B. mittels eines Lichtwellenleiters 13 möglich, der galvanisch von den Mitteln des Überspannungsschutzes, einschließlich der optischen Defektanzeige getrennt ist. Fig. 4 shows a defect indicator with a constant current source 10 , consisting of a light emitting diode (LED) 16 , a resistor 11 and a transistor 12th Here is an indication of the switching state of the poly-PTC current limiter almost independent of the voltage level of the signal voltage at a constant intensity (Hellig speed) possible. If LED is dark, this corresponds to a low-impedance poly-PTC current limiter, ie there is no fault. If, on the other hand, LED is bright, this means that the poly-PTC current limiter is high-impedance and there is a fault, and no signal appears at the output; or in the case of FIG. 2, the overvoltage part, ie, the transverse path 9 is turned off. Gene rell applies that a defect indicator can be not only visually, but also acoustically. A corresponding evaluation can z. B. to a remote location (control room) are performed. This would be z. Example by means of an optical waveguide 13 , which is electrically isolated from the means of the surge protection, including the optical defect indicator.

Eine bevorzugt nach der Erfindung vorgesehene Wärme kopplung ist in den Beispielen der Fig. 3 und 4 gemäß Ziffer 14 vorgesehen. Das gleiche gilt für das Aus führungsbeispiel der nachfolgend erläuterten Fig. 5.A preferably provided according to the invention heat coupling is provided in the examples of FIGS. 3 and 4 according to paragraph 14 . The same applies to the imple mentation of the following explained Fig. 5.

Fig. 5 zeigt eine Reihenschaltung 1-3, wobei ein Querpfad 9 hintereinander, d. h. in Reihe den Poly-PTC- Strombegrenzer 7 und die Suppressordiode 8 aufweist und zwischen den o. g. Längsstrompfad 1-3 und Erde 15 liegt. Eine Defektanzeige 16 ist dem Poly-PTC-Strombe grenzer 7 parallel geschaltet. Fig. 5 shows a series circuit 1-3 , wherein a transverse path 9 in a row, ie in series, the poly PTC current limiter 7 and the suppressor diode 8 and between the above-mentioned longitudinal current path 1-3 and earth 15 is located. A defect indicator 16 is the poly-PTC Strombe limiter 7 connected in parallel.

Es wird neben der Abschaltung einer unzulässig hohen Strombelastung auch eine Abschaltung der Suppressordiode von der Stromzufuhr bei Erhitzung dieser Diode über eine bestimmte Größenordnung hinaus vorgenommen. An die ser Stelle sei noch einmal erwähnt, daß der Poly-PTC- Strombegrenzer bei einem umso geringeren Strom auslöst, je höher seine Temperatur, bzw. Umgebungstemperatur ist.It is next to the shutdown of an impermissibly high Current load also a shutdown of the suppressor diode from the power supply when heating this diode via made a certain order of magnitude. To the Once again, it should be mentioned that the poly-PTC Current limiter triggers at a lower current, the higher its temperature or ambient temperature is.

Generell ist zu sagen, daß aufgrund des Poly-PTC-Strom begrenzers die Abschaltung der Suppressordiode stets dann erfolgt, wenn die Überspannung langsam ansteigt, nicht aber beim Auftreten einer Stoßspannung, deren Anstieg im Mikrosekundenbereich erfolgt. Bei sehr schnellen Spannungsänderungen (Stoßwelle) kann also die Suppressordiode zerstört werden. Der dann über sie aus dem Signalkreis fließende Kurzschlußstrom wird aber über den Poly-PTC-Strombegrenzer rechtzeitig abgeschal tet. Eine Zerstörung der Suppressordiode durch langsame transiente Überspannungen bzw. anstehende Gleichspannun gen wird aber verhindert. Hierbei wird aufgrund der Da ten solcher Poly-PTC-Strombegrenzer in der Regel der An wendungsbereich durch den Nennstrom ( 150 mA) und die maximal zulässige Spannung von 40 V begrenzt. Wenn auch vorstehend einige Einschränkungen angegeben sind, so stehen dem doch die erläuterten Vorteile eines Poly-PTC- Strombegrenzers gegenüber, und dabei insbesondere der Vor teil, daß ein solcher Strombegrenzer nach Abschalten der Betriebsspannung bzw. des zu hohen Stromes wieder in den niederohmigen Zustand zurückkehrt und somit eine wieder verwendbare Sicherung darstellt. Generally it can be said that due to the poly PTC current Begrenzers the shutdown of the suppressor diode always then, when the overvoltage rises slowly, but not when a surge voltage occurs whose Increase in the microsecond range occurs. At very fast voltage changes (shock wave) can so the suppressor diode will be destroyed. The then about them But short circuit current flowing out of the signal circuit will Switched off in good time via the poly-PTC current limiter tet. A destruction of the suppressor diode by slow transient overvoltages or imminent DC voltage but is prevented. This is due to the Da th such poly-PTC current limiter usually the on range through the rated current (150 mA) and the maximum permissible voltage of 40 V limited. If so some limitations are given above, so the advantages of a poly-PTC Current limiter opposite, and especially the Vor part, that such a current limiter after switching off the Operating voltage or too high current back to the low-impedance state returns and thus one again represents usable fuse.

Wenn nur die Überwachung einer Einzeldiode (Feinschutz ohne Grobschutz) notwendig ist, d. h. wenn das Schutz element nur reine Feinschutzaufgaben im Nahbereich des zu schützenden Betriebsmittels zu erfüllen hat, kann auf den Grobschutz 5, 6 verzichtet werden, oder der Grobschutz wird separat, z. B. am Gebäudeeintritt der Signalleitungen vorgenommen, um Blitzeinwirkungen be reits an dieser Stelle abzuleiten. Würde die Suppressor diode trotzdem zerstört werden, so würde sie durch den PTC-Strombegrenzer vom Betriebsstromkreis abgetrennt (Fig. 2, 5) und ihr Defekt angezeigt werden. Die de fekte Diode beeinträchtigt den Betriebsstromkreis aber nicht, da sie im Querpfad 9 liegt. Lediglich der Über spannungsschutz ist dann nicht mehr vorhanden und muß, um die notwendige Schutzwirkung wieder herzustellen, ausgetauscht werden.If only the monitoring of a single diode (fine protection without coarse protection) is necessary, ie if the protection element only has to fulfill pure fine protection tasks in the vicinity of the protected equipment, can be dispensed with the coarse protection 5 , 6 , or the coarse protection is separated, z. B. made at the building entrance of the signal lines to lightning effects be already derived at this point. If the suppressor diode would nevertheless be destroyed, it would be separated from the operating circuit by the PTC current limiter ( FIGS. 2, 5) and its defect would be displayed. The de fekte diode does not affect the operating circuit, since it is located in the transverse path 9 . Only the over voltage protection is then no longer available and must be restored to restore the necessary protective effect.

Es empfiehlt sich, die Daten des Poly-PTC-Strombegrenzers 7 so auf die Daten der Suppressordiode 8 abzustimmen, daß über die Diode nicht mehr als der für sie zulässige Strom oder Impulsstrom läuft, d. h. der Poly-PTC-Strombegrenzer ist so auszulegen, daß er auf die Zerstörungskennlinie der zu überwachenden Suppressordiode abgestimmt ist. In dem Zusammenhang ist es wichtig, daß ein Poly-PTC-Strom begrenzer bei Strombelastung außerordentlich hochohmig wird und damit den über die Suppressordiode 8 fließenden Strom verringert oder sogar abschaltet. Der an diesem Poly-PTC-Strombegrenzer entstehende Spannungsabfall wird dadurch größer. Falls der Widerstand 6 vorgesehen sein sollte, erhöht sich der insgesamt entstehende Span nungsfall bei erneuter Überspannungsbeeinflussung ent sprechend, so daß die Entladungsstrecke 5 für sich alleine immer noch einen bestimmten Schutzpegel sicher stellt, indem sie zum Zünden gebracht wird. Es werden also zugleich die Effekte einer Reduzierung des über die Diode 8 fließenden Stromes und einer Erhöhung der Gegenspannung zum Zünden der Entladungsstrecke erreicht.It is advisable to match the data of the poly PTC current limiter 7 to the data of the suppressor diode 8 in such a way that no more than the current or pulsed current permissible for it passes through the diode, ie the poly PTC current limiter is to be designed such that it is tuned to the destruction characteristic of the suppressor diode to be monitored. In this context, it is important that a poly-PTC current limiter becomes extremely high in current load and thus reduces or even shuts off the current flowing through the suppressor diode 8 . The resulting voltage drop at this poly-PTC current limiter becomes larger. If the resistor 6 should be provided, the total resulting voltage increase voltage case accordingly increases with renewed overvoltage interference, so that the discharge path 5 is still on its own still ensures a certain level of protection by being made to ignite. Thus, at the same time, the effects of reducing the current flowing through the diode 8 and increasing the countervoltage to ignite the discharge path are achieved.

Eine Schaltung nach Fig. 5 kann durch eine Steckverbin dung einer Platine 17 in elastische Klemmzungen 18 einer Stromleitung 19 einer Reihenklemme 20 ein Auswechseln eines defekten Moduls ohne Beeinträchtigung des Be triebes ermöglichen (Fig. 6).A circuit of FIG. 5 can by a connec tion of a circuit board 17 in elastic clamping tongues 18 of a power line 19 of a terminal block 20 a replacement of a defective module without affecting the loading operation allow ( Fig. 6).

Von der Reihenklemme 20 sind das Gehäuse 21, sowie die Anschlüsse 1-3 für die Zu- und Ableitungen 22, 23 dargestellt. Auf einem Träger, bevorzugt einer Platine 17′, sind die in das Gehäuse integrierten Suppressor diode 8 und der Poly-PTC-Strombegrenzer 7 befestigt. Dieser Teil des Trägers bzw. Platine ist von einem weiteren Gehäuse 24 umgeben, aus der die Erdanschluß leitung 15 herausragt. Eine der Defektanzeige dienende Leuchtdiode 16 ragt durch eine öffnung des Gehäuses 24 nach außen. Fig. 7 zeigt die dazugehörige Teilansicht gemäß dem Pfeil VII. Hieraus ergibt sich zum einen die unmittelbare räumliche Nachbarschaft zwischen Poly-PTC- Strombegrenzer 7 und der Suppressordiode 8 und damit die erläuterte Thermokopplung dieser beiden Teile. Um die Wärmekopplung zwischen den vorgenannten Teilen 7, 8 zu erhöhen und auch über eine längere Betriebszeit zu sichern, können der Poly-PTC-Strombegrenzer 7 und die Suppressordiode 8 von einem Schrumpfschlauch 28 (siehe strichpunktierte Darstellung in Fig. 7) umgeben sein, der aufgrund seiner elastischen Spannung die beiden Teile 7, 8 gegeneinander drückt. Ferner kann die Platine 17′ Träger des Vorwiderstandes 6 und eines Ableiters 5 (Grobschutz) sein.From the terminal 20 , the housing 21 , and the terminals 1-3 for the supply and discharge lines 22 , 23 are shown. On a support, preferably a circuit board 17 ', the integrated in the housing suppressor diode 8 and the poly-PTC current limiter 7 are attached. This part of the carrier or board is surrounded by a further housing 24 , from which the ground connection line 15 protrudes. A light-emitting diode 16 serving as a defect indicator protrudes through an opening of the housing 24 to the outside. Fig. 7 shows the corresponding partial view according to the arrow VII. It follows both a direct spatial proximity between poly-PTC current limiter 7 and the suppressor diode 8, and thus the illustrated thermal coupling these two parts. In order to increase the heat coupling between the aforementioned parts 7 , 8 and to secure over a longer period of operation, the poly-PTC current limiter 7 and the suppressor 8 may be surrounded by a shrink tube 28 (see dash-dotted line illustration in Fig. 7) due to its elastic tension, the two parts 7 , 8 pressed against each other. Further, the board 17 'carrier of the series resistor 6 and a conductor 5 (coarse protection) be.

Fig. 8 zeigt eine weitere Geräteausführung. Auch hier sind die jeweils für den Überspannungsschutz bzw. Über wachung erforderlichen Bauteile in das Gehäuse 25 inte griert. Am Gehäuse ist ferner die optische oder akusti sche Defektanzeige 16 angebracht. Ein Lichtwellenleiter 13 mit zugehörigem Stecker 13′ befindet sich gegenüber einem am Gehäuse angebrachten optischen Sender (LED) 26, dessen abgestrahltes (emittiertes) Licht bei 27 in den Stecker des Lichtwellenleiters eintritt. Dieser Sender ist so ausgebildet, daß er allein d. h. ohne Lichtwellen leiter-Anschluß als rein optische Meldung verwendbar ist; oder daß er auch zur Adaption für einen Lichtwellen leiter dienen kann. Diese galvanische Trennung vom Ge häuse 25 bzw. dessen Innenschaltung und dem Lichtwellen leiter ist ein weiterer Vorteil, da somit ein etwa am Gehäuse 25 bzw. dessen Innenschaltung auftretendes Über spannungspotential nicht über die angeschlossenen Leiter zu einer Zentrale (Schaltwarte) weitergeführt werden kann (was z. B. bei einer Meldung mit Kupferleiter der Fall sein könnte) und dort zu schweren Zerstörungen führen würde, wenn keine zusätzlichen wartungsintensiven Über spannungsschutzmaßnahmen vorgesehen sind. Fig. 8 shows a further device version. Again, each required for the overvoltage protection or monitoring components in the housing 25 inte grated. On the housing, the optical or acoustic cal defect indicator 16 is also attached. An optical waveguide 13 with associated plug 13 'is located opposite an optical transmitter (LED) 26 mounted on the housing, the radiated (emitted) light of which enters the plug of the optical waveguide at 27 . This transmitter is designed so that it is alone, that is, without optical waveguide connection usable as a purely optical message; or that he can also serve as an adaptation for a light wave conductor. This galvanic separation from the Ge housing 25 and the inner circuit and the optical waveguide is another advantage, since thus about the housing 25 and the internal circuit occurring over voltage potential can not be continued via the connected conductors to a central office (control room) (which For example, in a message with copper conductor could be the case) and there would lead to serious damage if no additional maintenance-intensive over voltage protection measures are provided.

Claims

1. overvoltage protection device, in particular overvoltage protection device, with a current limiter in a current path and a longitudinal path between the current and protect the device located transverse path that leads to a white direct current path or to earth, and in which a surge arrester is provided, characterized in that in the current path ( 1-3 ) one or two poly PTC current limiter ( 7 , 7 ') and as surge arrester in the transverse path ( 9 ) a suppressor diode ( 8 ) is seen before.

2. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device, with a current path and a long distance between power supply and protected device transverse path with a separator and an over-voltage, characterized in that a Poly PTC current limiter ( 7 ) as a disconnecting device and a suppressor diode as a surge arrester ( 9 ) are provided.

3. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that a poly-PTC current limiter ( 7 ) is located between the Netzan circuit side ( 1 , 2 ) and the suppressor diode ( 8 ).

4. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that a poly-PTC current limiter ( 7 ') is located between the device connection side ( 3 , 4 ) and the suppressor diode ( 8 ).

5. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to claim 1, characterized in that a poly PTC current limiter ( 7 ) between the Netzan circuit side ( 1 , 2 ) and the suppressor diode ( 8 ) and another poly-PTC current limiter ( 7 ') Is located between the device connection side ( 3 , 4 ) and the suppressor be.

6. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the data of the poly-PTC Strombe limiter (s) and the data of the suppressor diode ( 8 ) are matched to one another that the Current limiting the current flowing through the suppressor diode ( 8 ) current limited to an amount below the permissible for this diode maxi paint current value.

7. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the one or more poly-PTC current limiter (s) ( 7 , 7 ') a defect indicator ( 16 ; 10 to 13 ) is connected in parallel GE ,

8. overvoltage protection device, in particular overvoltage protection device according to claim 7, characterized in that the defect indicator is formed as an acoustic display or as an optical display ( 16 ).

9. Overvoltage protection, in particular overvoltage protection Device according to claim 7, characterized in that the Defect indicator coupled to a constant current source (10 to 13).

10. Overvoltage protection, in particular overvoltage protection Device according to claim 9, characterized in that the Defect display additionally designed as a remote display is.

11. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to claim 10, characterized in that as a remote display, an optical waveguide ( 13 , 13 '), which is galvanically isolated from the overvoltage protection, including any device housing ( 25 ) and the evaluation circuit.

12. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 1 to 11, characterized in that in order to create a thermal coupling of the poly-PTC current limiter ( 7 , 7 ') and the Suppres sordiode ( 8 ) are arranged spatially close to each other ,

13. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 2 to 12, characterized in that in the transverse path ( 9 ) of the poly PTC current limiter ( 7 ) and the suppressor diode are in series.

14. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to claim 13, characterized in that the transverse path extends between a current longitudinal path ( 19 ) and a ground terminal ( 15 ).

15. Overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 1 to 14, characterized in that in the current path ( 1-3 ) between the power supply on the one hand and the or the poly-PTC current limiter (s) ( 7 , 7 ') and suppressor diode ( 8 ) on the other hand, a resistor ( 6 ), which is used for decoupling in lightning or very high overvoltage stress.

16. overvoltage protection, in particular overvoltage protection device according to one of claims 1 to 15, characterized in that the power supply ( 1 , 2 ) downstream in energy ( 1-3 ) for deriving greater overvoltages surge arrester ( 5 ), as well as the or upstream of the poly PTC current limiter ( 7 , 7 ') and the suppressor diode ( 8 ), the surge arrester ( 5 ) either between the two current longitudinal paths ( 1-3 , 2-4 ) or between a current longitudinal path ( 1-3 ) and ground or ground is connected.

17. Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 16, characterized by in a housing ( 24 , 25 ) integrated overvoltage protection and monitoring means, wherein on a support, for. B. a board at least one or the poly PTC current limiter ( 7 , 7 ') and the suppressor diode ( 8 ), preferably spatially close to each other, are attached.

18. Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 17, characterized in that the one or more poly PTC current limiters ( 7 , 7 ') and the suppressor diode ( 8 ) are held together by a shrink tube ( 28 ) surrounding them with elastic tension.

19. Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the housing ( 24 ; 25 ) with an acoustic and / or optical defect display ( 16 ) is provided, wherein at least in the case of the optical defect indicator in the housing wall Publ opening is intended for the perception of the display.

20. Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 19, characterized in that a terminal block ( 20 ) with terminals ( 1 , 3 ) for the supply and Ableitun conditions ( 22 , 23 ), the board ( 17 ) carries, wherein of the board fro a ground terminal ( 15 ) from the circuit board housing ( 24 ) is led out.

Having 21. Overvoltage protection device according to claim 20, characterized in that the terminal block (20) has a ela STIC insertion opening (18) for plugging in the board (17 '), wherein the insertion opening is electrically conductive and therethrough electrically connected to the through terminal (20) Head ( 19 ) is connected.