DE69123598T2

DE69123598T2 - Schaltungsschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE69123598T2
Application number: DE69123598T
Authority: DE
Inventors: Ian Paul Atkins
Original assignee: Raychem Ltd
Current assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1997-06-19
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: PT99196A; CN1061114A; JPH06502062A; US5625519A; JP3270465B2; CN1050459C; WO1992007402A1; DE69123598D1; EP0552273B1; EP0552273A1; IE913602A1; ES2096664T3; NO931327D0; CA2092902A1; KR930702811A; GR3022003T3; PT99196B; BR9106976A; AU8664291A; ATE146313T1

Description

Die Erfindung betrifft Anordnungen und Einrichtungen zum Schutz von elektrischen Schaltungen vor Überströmen, beispielsweise vor Überströmen, die durch Gerätestörungen verursacht sind, oder vor Kurzzeit-Überströmen, die durch Blitze, elektrostatische Entladungen, von Geräten induzierte Übergangszustände oder sonstige Gefahren verursacht werden.
Es sind viele Schaltungsschutzeinrichtungen vorgeschlagen worden, um elektronische Schaltungen vor Überströmen und Überspannungen zu schützen. Beispielsweise werden spannungsgesteuerte Triacs verwendet, um bestimmte Systeme, wie etwa Telefonschaltungen, vor Überspannungen zu schützen. Die Einrichtungen werden zwischen die Leitungen und Erde geschaltet und lösen aus, um jede Stoßspannung kurzzuschließen, wenn die Stoßspannung auf der Leitung einen vorbestimmten Wert (typischerweise 200 V) erreicht, und bleiben in ihrem Einschaltzustand, bis der sie durchfließende Strom unter einen bestimmten Wert, den Haltestrom, verringert ist. Solche Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie, nachdem sie ausgelöst worden sind, durch die Gleichstromversorgung der Telefonleitung, die durchaus imstande ist, Kurzschlußströme in der Größenordnung von 200 mA zu liefern, in ihrem Einschaltzustand festgehalten werden können. Herkömmliche Triacs haben normalerweise einen Haltestrom von bis zu 50 mA, aber es müssen Triacs mit höheren Halteströmen von beispielsweise 300 mA verwendet werden, um das Problem des Festhaltens zu überwinden. Diese Triacs haben jedoch den Nachteil, daß sie dann, wenn sie bestimmten Übergangszuständen ausgesetzt werden, eventuell unvollständig schalten und auf einer hohen Spannung von 200 V oder dergleichen bleiben, während sie gleichzeitig einen Strom von 200 mA durchlassen, so daß die Einrichtung und möglicherweise weitere Geräte erheblich beschädigt werden können. Eine Schaltung, die zur Verwendung bei Telefonsystemen vorgeschlagen wurde, ist in der FR-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2 619 262 beschrieben. Diese Schaltung weist eine kombinierte Überspannungs- und Überstrom-Schutzeinrichtung auf, wobei ein Vergleichsschaltkreis die Spannung auf einer der Leitungen mit einer Referenzspannung vergleicht, und wenn sie größer ist, wird die Störung parallel zu der Last nebengeschlossen, und ein elektronischer Reihenschalter wird geöffnet. Diese Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie von einer Systemstörung nicht ausgelöst werden kann, was beispielsweise zu einem Kurzschluß und einer Beschädigung des Reihenschalters aufgrund der auftretenden Ströme führen kann. Außerdem kann ein erheblicher Anteil des kurzzeitigen Überstroms durch die Einrichtung fließen, bevor der Reihenschalter geöffnet wird. Die Einrichtung hat den weiteren Nachteil, daß die Spannungsschutzschaltung nur die Stoßspannung auf einen Höchstwert begrenzt. Da durch diesen Teil der Schaltung ein signifikanter Störstrom fließt, kann ein unannehmbares Aufheizen auftreten.
Die EP-A-0 147 818 zeigt eine elektronische Schaltung, die mit geeigneten Einrichtungen versehen ist, die eine Aktivierung einer elektrischen Last immer beim Auftreten bestimmter Ereignisse verhindern, indem sie die Last kurzschließen und die Stromversorgung zu der Einrichtung unterbrechen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsschutzanordnung, die einen Reihenschaltkreis, der in eine Leitung der Schaltung einzufügen ist und der in einen offenen Zustand schaltet, wenn er einem Überstrom ausgesetzt wird, und einen Nebenschluß-Schaltkreis aufweist, der unter normalen Betriebsbedingungen geöffnet ist, aber den Überstrom über die Last der Schaltung oder zur Erde nebenschließt, wenn er von dem Reihenschaltkreis ausgelöst wird.
Eine solche Anordnung gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß es möglich ist, die Lastschaltkreise nicht nur vor den Gefahren, die eine zu erzeugende Überspannung verursachen, sondern auch vor solchen zu schützen, die einen Überstrom verursachen, z.B. vor Systemstörungen, wie oben erwähnt. Außerdem kann dadurch, daß der Reihenschaltkreis direkt von dem Impuls und nicht von einem Nebenschluß-Schaltkreis aktiviert wird, die Verzögerung bei der Trennung der Lastschaltung von der Gefahrenquelle verkürzt werden.
In einem Telefonsystem ist der Nebenschluß-Schaltkreis direkt zwischen eine ankommende Ader und Erde geschaltet, und der Reihenschaltkreis wird in die Ader zwischen dem Nebenschluß-Schaltkreis und dem Amtsgerät geschaltet. Die zweite Ader wird auf eine entsprechende Weise geschaltet. Wenn das System einem Einschwingvorgang oder einer vorübergehenden Störung ausgesetzt ist, öffnet der Reihenschaltkreis und veranlaßt gleichzeitig den Nebenschluß-Schaltkreis zu schließen, so daß die vorübergehende Störung im Nebenschluß zur Erde abgeleitet wird. Der Systemstrom kann von dem Amtsgerät nicht fließen und den Nebenschluß-Schaltkreis zum Halten veranlassen, weil die Reihenschaltung offen ist. Nachdem der Störvorgang beendet ist, fällt die Systemspannung über dem Reihenschaltkreis ab. Dieser Schaltkreis stellt sich in seinen Normalzustand zurück, sobald die Leitung zum Teilnehmer geöffnet wird, d.h. wenn der Teilnehmer den Hörer auflegt.
Bei einer bevorzugten Form der Anordnung umfaßt der Reihenschaltkreis einen Schalttransistor in Reihenschaltung, der den Stromfluß durch den Reihenschaltkreis steuert. Der Schalttransistor in Reihenschaltung wird bevorzugt von einem Steuertransistor in Reihenschaltung gesteuert, der einen Zweig eines Spannungsteilers bildet, der mit der Basis oder dem Gate des Steuertransistors in Reihenschaltung verbunden ist. Die Basis- oder Gatespannung des Steuertransistors in Reihenschaltung ist abhängig von dem Spannungsabfall über dem Schalttransistor in Reihenschaltung, so daß, während der Spannungsabfall über dem Schalttransistor in Reihenschaltung zunimmt, die Vorspannung in Durchlaßrichtung des Steuertransistors in Reihenschaltung zunimmt. Während der Steuertransistor in Reihenschaltung stärker leitend wird, nimmt die Vorspannung in Sperrichtung des Schalttransistors in Reihenschaltung zu und veranlaßt den Schalttransistor, in seinen Blockier- bzw. Sperrzustand umzuschalten. Sobald dies geschehen ist, nimmt der Spannungsabfall über dem Schalttransistor stark zu und bewirkt, daß der Steuertransistor in seinem Einschaltzustand oder Zustand niedrigen Widerstands bleibt und somit der Schalttransistor in Reihenschaltung in seinem Blockierzustand bleibt, bis die Anordnung rückgestellt wird.
Es ist somit möglich, daß die Anordnung keine Widerstandselemente in Reihe mit dem Schalttransistor in Reihenschaltung aufweist, so daß jeder Spannungsabfall über dem Reihenschaltkreis ausschließlich auf den Kollektor-Emitter- oder Drain-Source-Spannungsabfall des Schalttransistors in Reihenschaltung (und etwaige Gleichrichterdioden) zurückgeht. Die Abwesenheit eines Reihenwiderstands verringert die Anzahl von Laststrom führenden Komponenten, was eine leichtere Integration der Einrichtung erlaubt.
Der Nebenschluß-Schaltkreis weist bevorzugt eine Spannungs- Rückregelungseinrichtung auf, die zwischen die Leitung der Schaltung und eine Rückflußleitung oder Erde geschaltet ist. Die Rückregelungseinrichtung sollte imstande sein, von einem von dem Rest des Nebenschluß-Schaltkreises gelieferten Impuls angestoßen zu werden, und daher werden Thyristoren oder Triacs bevorzugt. Der Nebenschluß-Schaltkreis hat bevorzugt keine Widerstandselemente in Reihenschaltung mit der Rückregelungseinrichtung, so daß der Spannungsabfall zwischen der Leitung und der Rückflußleitung oder Erde ausschließlich auf den Spannungsabfall über der Rückregelungseinrichtung zurückgeht. Auf diese Weise wird die Energieableitung in dem Nebenschluß-Schaltkreis beim Nebenschließen der Störung minimiert.
Der Nebenschluß-Schaltkreis umfaßt einen Nebenschluß- Schalttransistor, der so angeordnet sein kann, daß er Strom von der Leitung zu der Rückregelungseinrichtung umschaltet.
Die Basis- oder Gatevorspannung des Nebenschluß-Schalttransistors wird von einem Nebenschluß-Steuertransistor gesteuert, dessen Basis- oder Gatespannung von dem Spannungsabfall über dem Reihenschaltkreis abhängig ist. Beispielsweise kann die Basis oder das Gate des Nebenschluß-Schalttransistors mit einem Spannungsteiler verbunden sein, der den Schaltkreis überbrückt, wobei ein Zweig davon den Nebenschluß- Steuertransistor aufweist. Die Basis- oder Gatespannung des Nebenschluß-Steuertransistors kann in diesem Fall durch den Nebenschluß-Reihenschaltkreis bestimmt sein, so daß beispielsweise durch das Schalten des Reihenschaltkreises der Nebenschluß-Steuertransistor in Sperrichtung vorgespannt wird, was bewirkt, daß der Nebenschluß-Schalttransistor in Durchlaßrichtung vorgespannt wird.
Diese Form von Dreitor-Schutzeinrichtung - ob sie nun die Spannungs-Rückregelungseinrichtung aufweist oder nicht - ist neu. Somit wird gemäß der Erfindung eine Schutzschaltungsanordnung angegeben, die einen Schaltkreis aufweist, der in Reihe in eine Leitung der zu schützenden Schaltung einzuschalten ist und der es ermöglicht, daß normale Schaltungsströme durchgehen, jedoch in einen Blockierzustand umschaltet, wenn er einem Überstrom ausgesetzt wird, wobei die Anordnung einen Nebenschlußanschluß aufweist, der mit einem Schaltkreis verbunden ist, der einen Nebenschluß-Schalttransistor und einen Nebenschluß-Steuertransistor besitzt, der die Basis- oder Gatevorspannung des Nebenschluß-Schalttransistors steuert und dessen Basis- oder Gatespannung von dem Spannungsabfall über dem Reihenschaltkreis abhängt, so daß unter normalen Schaltungsbedingungen der Nebenschluß- Schalttransistor in einem Blockierzustand ist, aber dann, wenn der Schaltkreis in einen Blockierzustand umschaltet, der Nebenschluß-Schalttransistor in einen leitenden Zustand vorgespannt wird.
Die Anordnung gemäß der Erfindung weist bevorzugt Reihen- und Nebenschluß-Schaltkreise auf, wie sie oben beschrieben sind.
Im Betrieb kann der Nebenschlußanschluß direkt mit der Rückflußleitung der elektrischen Schaltung verbunden sein, um jeden Überstrom über die Last nebenzuschließen. Bei dieser Anordnung kann der Störzeitstrom über die Last nebengeschlossen werden, wobei er nur durch einen Transistorschalter geht, so daß der Temperaturanstieg in der Anordnung auf einem relativ niedrigen Wert gehalten werden kann. In manchen Fällen kann er unangeschlossen bleiben, so daß die Anordnung als Zweianschluß-Einrichtung verwendet wird. Häufig wird es zweckmäßig sein, den Nebenschlußanschluß mit anderen Komponenten zu verbinden, beispielsweise kann er mit der Rückflußleitung über eine Last verbunden werden, die im wesentlichen die gleiche Impedanz wie die Leitung und/oder die elektrische Schaltung hat, um so das Auftreten von Reflexionen in der Leitung zu verhindern oder herabzusetzen. Eine solche Anordnung kann beispielsweise in einem lokalen Netz bzw. LAN verwendet werden, wobei eine Reihe von Stichleitungen von einer Hauptsammelleitung abgehen. Wenn eines der den Stichleitungen zugehörigen Geräte ausfällt, wird dadurch die Last auf die Sammelleitung geändert, was zur Folge hat, daß nur eine begrenzte Anzahl von Geräteausfällen akzeptiert werden kann, bevor das gesamte LAN funktionsunfähig wird. Wenn stattdessen die Anordnung eine angepaßte Last in die Schaltung einschaltet, wird das LAN auch bei einer großen Zahl von Geräteausfällen weiterhin funktionieren.
Alternativ kann der Nebenschlußanschluß mit einer Störungen absorbierenden Last verbunden sein. Wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, daß der Überstrom durch eine Störung in der elektrischen Schaltung verursacht wird, kann es zweckmäßig sein, daß das durch den dritten Anschluß zu übertragende Signal in ein Backup-System geschaltet wird. Es ist nicht unbedingt notwendig, daß der Nebenschluß-Schalttransistor den gesamten Überstrom durchläßt. Stattdessen kann er mit einer zusätzlichen Schutzschaltungseinrichtung verbunden sein, die imstande ist, größere Ströme als der Nebenschluß-Schalttransistor durchzulassen, bevorzugt mit einer Rückregelungs- oder Crowbar-Einrichtung, wie etwa einem Thyristor oder einem Triac, um die zusätzliche Einrichtung wie oben beschrieben auszulsen.
Jeder der Parameter der Transistoren in Reihenschaltung ändert sich mit der Temperatur, wobei die Charakteristik des Steuertransistors diejenige des Schalttransistors bestimmt, da sich der Steuertransistor im Normalbetrieb in seinem höchsten Widerstandszustand befindet. Die sich ändernden Parameter des Steuertransistors in Reihenschaltung veranlassen ihn, bei niedrigeren Spannungen einzuschalten, so daß dadurch der Auslösestrom der Anordnung mit zunehmender Temperatur herabgesetzt wird. Dieser Effekt kann ausgeglichen werden, indem entweder der Widerstand, der zu Gate und Source des Steuertransistors parallel ist, einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands (PTC) hat, oder indem der Widerstand, der mit Basis oder Gate des Schalttransistors verbunden ist, einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands (NTC) hat. Die letztgenannte Option wird bei Anordnungen bevorzugt, die als monolithische Einrichtungen ausgebildet sind.
Im Betrieb kann der Nebenschluß-Anschluß direkt mit der Rückflußleitung der elektrischen Schaltung verbunden sein, um jeden Überstrom über die Last nebenzuschließen, oder er kann beispielsweise im Fall eines symmetrischen Aderpaars in einem Telefonsystem mit Erde verbunden sein. Bei dieser Anordnung kann der Störstrom über die Last oder zur Erde nebengeschlossen werden, wobei er nur durch eine Rückregelungseinrichtung geht, so daß die Verlustleistung in der Anordnung auf einem relativ niedrigen Wert gehalten werden kann.
Wenn die Anordnung mit Wechselstromschaltungen verwendet werden soll, wird die Reihen-Schaltungsanordnung über eine Gleichrichterbrückenschaltung mit der Leitung verbunden. Es wird bevorzugt, daß der Nebenschluß-Schalttransistor zwischen die Leitung und den dritten Anschluß über eine separate Gleichrichterbrückenschaltung geschaltet wird. Alternativ kann ein Paar von äquivalenten Schutzschaltungsanordnungen gemäß der Erfindung verwendet werden, wobei die beiden Anordnungen verschiedene Perioden des Wechselspannungssignals aufnehmen. Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß der Spannungsabfall über die Brückendioden entfällt oder verringert wird.
Die Überstromschutzanordnung gemäß der Erfindung kann Bipolartransistoren und/oder Feldeffekttransistoren verwenden. Wenn Bipolartransistoren verwendet werden, dann werden sie bevorzugt in einer Darlington-Konfiguration als Schalttransistor verwendet, um den Basisstrom herabzusetzen, der erforderlich ist, wenn der Transistor eingeschaltet wird. Dieser Basisstrom muß über einen Widerstand zugeführt werden, der zwischen die Basis und den Kollektor des Schalttransistors geschaltet ist. Wenn die Schaltung in ihren Blockierzustand schaltet, wird der Basisstrom des Schalttransistors durch den Steuertransistor (der nunmehr im Einschaltzustand ist) umgeleitet und wird zu einem Leckstrom. Da jedoch der Spannungsabfall über dem Widerstand viel höher ist, wenn sich die Anordnung in ihrem Blockierzustand befindet, ist der Leckstrom größer als der Basisstrom des Schalttransistors. Wenn ein Darlington-Paar oder -Triplett als Schalttransistor verwendet wird, wird die effektive Gleichstromverstärkung wesentlich erhöht, so daß ein viel höherer Widerstandswert verwendet werden kann.
Wenn Feldeffekttransistoren verwendet werden, sind MOSFETs vom Anreicherungstyp bevorzugt. Die Anordnung kann als integrierte Schaltung gebaut werden, und in diesem Fall können die in dem Schaltkreis (und in der Impulsgeneratorschaltung) verwendeten Widerstände von MOSFETs gebildet sein, deren Gates und Drains beispielsweise wie bei einer NMOS-Logik geschaltet sind. Alternativ können der Steuertransistor und der Widerstand, die gemeinsam den Spannungsteiler für Basis oder Gate des Schalttransistors bilden, von einem komplementären n-Kanal- und p-Kanal-Paar von FETs gebildet sein, die wie eine CMOS-Logik geschaltet sind.
Die Anordnung kann als Anordnung mit drei Anschlüssen verwendet werden, wobei ein einziges Leitungspaar die Anordnung enthält. Es können aber auch Einrichtungen mit fünf Anschlüssen gebildet werden, wobei ein Paar von Anordnungen mit drei Anschlüssen einen gemeinsamen dritten Anschluß oder auch eine gemeinsame Nebenschluß-Schaltanordnung hat. Ferner kann eine Einrichtung mit vier Anschlüssen gebildet sein, um beispielsweise ein symmetrisches Aderpaar zu schützen, wobei der Nebenschluß-Schaltkreis die Störung über das Paar nebenschließt.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann entweder durch Verwendung diskreter Komponenten gebildet sein, oder sie kann monolithisch gebildet sein, wobei bekannte Techniken angewandt werden.
Mehrere Schaltungen gemäß der Erfindung werden nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Form einer Anordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Modifikation der Anordnung von Fig. 1; und
Fig. 3 eine Modifikation der Anordnung gemäß der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Schutzschaltungseinrichtung gemäß der Erfindung, die zur Verwendung mit einer Gleichstromschaltung geeignet ist und drei Anschlüsse 1, 2 und 3 hat. Die Einrichtung ist dazu bestimmt, in eine Leitung der Schaltung in Reihe geschaltet werden, wobei die Anschlüsse 1 und 2 mit der Leitung verbunden sind und der Anschluß 3 mit der Rückflußleitung, einer Sekundärlast oder einem Backup-System verbunden ist. Alternativ kann der Anschluß 3 mit einem separaten oder Erdungspunkt, fakultativ über eine Sekundärlast, verbunden sein.
Die Anordnung hat einen Reihenschaltkreis, der einen Schalttransistor 4 in Reihenschaltung mit der Leitung aufweist, wobei sein Gate mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der den Schalttransistor 4 überbrückt und aus einem Widerstand 5 von 1 Mohm und einem Steuertransistor 6 besteht. Das Gate des Steuertransistors ist mit einem weiteren Spannungsteiler verbunden, der aus zwei 1-Mohm-Widerständen 7 und 8 gebildet ist, die den Schalttransistor 4 überbrücken, so daß die Gatespannung des Steuertransistors 6 auf dem halben Spannungsabfall über dem Schalttransistor 4 gehalten wird.
Die Anordnung hat außerdem einen Nebenschluß-Schaltkreis, der mit dem Anschluß 3 verbunden ist und einen Nebenschluß- Schalttransistor 9 aufweist, der den Stromfluß zwischen den Anschlüssen 1 und 3 steuert. Das Gate des Nebenschluß- Schalttransistors 9 ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der den Schalttransistor 9 überbrückt und aus einem 1-Mohm- Widerstand 10 und einem Nebenschluß-Steuertransistor 11 gebildet ist. Das Gate des Nebenschluß-Steuertransistors 11 ist mit demselben Spannungsteiler wie das Gate des Transistors 4 verbunden. Sämtliche in dieser Anordnung verwendeten Transistoren sind MOSFETs vom Anreicherungstyp.
Im Betrieb werden die Anschlüsse 1 und 2 in eine Leitung der Schaltung eingeschaltet. Wenn kein Strom durch die Schaltung fließt, sind sämtliche Transistoren in ihrem Hochwiderstands- oder Ausschaltzustand, so daß der Reihenwiderstandswert der Anordnung aufgrund der Widerstände 7 und 8 ca. 2 Mohm ist. Mit zunehmender Spannung fließt kein Strom, bis die Spannung am Versorgungsanschluß 1 den Einschaltschwellwert des Transistors 4 erreicht, da der Transistor 6 mit einem Widerstandswert in der Größenordnung von 10¹² Ohm ausgeschaltet ist und das Gate des Transistors 4 daher auf der Eingangsspannung gehalten wird. Wenn diese Spannung überschritten wird, geht der Transistor 1 in seinen leitenden Zustand, und die V/I- bzw. Spannung/Strom-Charakteristik folgt einer Widerstandslinie, die äquivalent derjenigen des Widerstandswerts des Transistors 4 im Einschaltzustand, jedoch um den Einschaltschwellwert des Transistors 4 von etwa 2 V versetzt ist. Bei solchen Pegeln der angelegten Spannung ist der Transistor 11, dessen Gate auf derselben Spannung wie das des Transistors 4 gehalten wird, in seinem Einschaltzustand, so daß der Nebenschluß-Schalttransistor eine Vorspannung Null hat und daher in seinem Ausschaltzustand ist. Typischerweise hat die Anordnung einen Reihenwiderstandswert von 200 m Ohm bei einem Spannungsabfall von 2 V und einen Nebenschluß-Widerstandswert von 1 Mohm in ihrem normalen Betriebszustand.
Wenn der Spannungsabfall über dem Schalttransistor 4 infolge eines Kurzzeit-Überstroms oder eines Schaltungsfehlers zunimmt, steigt die Gatespannung des Steuertransistors 6 an, bis sie den Einschalt-Schwellwert des Steuertransistors 6 erreicht, woraufhin die Gatespannung des Schalttransistors 4 auf den Pegel seiner Sourcespannung abfällt und der Transistor ausschaltet. Gleichzeitig fällt die Gatespannung des Nebenschluß-Steuertransistors 11 ungefähr auf seine Sourcespannung, und der Transistor 11 schaltet aus, was bewirkt, daß das Gate des Nebenschluß-Schalttransistors 9 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und ihn somit einschaltet. Da der Spannungsabfall über dem Schalttransistor 4 in Reihenschaltung in dessen Ausschaltzustand größer als in seinem Einschaitzustand ist, bleibt der Steuertransistor 6 in Reihenschaltung in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß die Anordnung permanent in ihrem Auslösezustand bleibt, in dem der Schalttransistor 4 in Reihenschaltung in seinem Ausschaltzustand und der Nebenschluß-Schalttransistor 9 in seinem Einschaltzustand ist.
Fig. 2 zeigt eine Modifikation der Schaltung von Fig. 1, wobei die Feldeffekttransistoren durch bipolare Sperrschichttransistoren und im Fall des Schalttransistors 4 in Reihenschaltung und des Nebenschluß-Schalttransistors 9 durch ein Darlington-Paar ersetzt sind. Zusätzlich ist ein Kondensator 12 von 1 µF parallel zu dem Widerstand 8 eingefügt. Der Kondensator 12 verhindert eine Auslösung der Anordnung durch kurze Störströme. Falls gewünscht, kann der Wert des Kondensators kleiner als 1 µF sein, wobei eine solche Anordnung eine ausreichende Zeitkonstante ergibt, um beispielsweise mit Wolframfadenlampen verwendet zu werden.
Fig. 3 zeigt eine Modifikation der Anordnung, die beispielsweise in Telefoneinrichtungen verwendet werden kann. Bei dieser Anordnung ist die Nebenschlußleitung 15 mit der Basis eines Triacs 17 verbunden, der aus zwei Thyristoren gebildet ist.
In dieser Schaltung ist die Basis des Nebenschluß-Steuertransistors 11 nicht wie in Fig. 2 mit der Basis des Schalttransistors 4 in Reihenschaltung verbunden, sondern wird in einem weiteren Spannungsteiler gehalten, der aus Transistoren 6' und 5' gebildet ist. Die Basis des Transistors 6' wird in einem weiteren Spannungsteiler gehalten, der aus Widerständen 7' und 8' gebildet ist.
Wenn die Anordnung einer Störung ausgesetzt wird, schaltet der Schalttransistor 4 in Reihenschaltung in den Ausschaltzustand, wie oben beschrieben wird, und der Nebenschluß- Schalttransistor 9 schaltet ein, so daß ein Teil des Überstroms in die Basis des Triacs 17 eingekoppelt wird und den Triac einschaltet.
Der Zweck der Anwendung einer zweiten Spannungsteilerschaltung 5', 6', 7' und 8' besteht darin, den Nebenschluß- Schaltkreis zu steuern und jegliche Abhängigkeit des Schaltstroms von der Last der Schaltung zu beseitigen.

Claims

1. Schutzschaltungsanordnung, die einen Schaltkreis aufweist, der dazu dient, in eine Leitung (1, 2) der zu schützenden Schaltung in Reihe geschaltet zu werden, und der normale Schaltungsströme hindurchfließen lassen wird, aber in einen Blockierzustand umschalten wird, wenn er einem Überstrom ausgesetzt wird,

wobei die Anordnung einen Nebenschlußanschluß aufweist, der an einen Nebenschluß-Schaltkreis angeschlossen ist, der einen Nebenschluß-Schalttransistor (9) und einen Nebenschluß-Steuertransistor (11) aufweist, der die Basis- Vorspannung oder die Gate-Vorspannung des Nebenschluß- Schalttransistors steuert und dessen Basis-Spannung oder Gate-Spannung von dem Spannungsabfall über dem Reihen- Schaltkreis abhängt, so daß unter normalen Schaltkreisbedingungen der Nebenschluß-Schalttransistor in einem Blockierzustand ist, aber dann, wenn der Schaltkreis in einen Blockierzustand umschaltet, der Nebenschluß Schalttransistor in einen leitenden Zustand vorgespannt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Reihen-Schaltkreis einen Schalttransistor (4) in Reihenschaltung aufweist, welcher den Stromfluß durch den Reihen-Schaltkreis steuert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Schalttransistor (4) in Reihenschaltung von einem Steuertransistor (6) in Reihenschaltung gesteuert wird, dessen Basis-Spannung oder Gate-Spannung von dem Spannungsabfall über dem Schalttransistor in Reihenschaltung abhängt, so daß dann, wenn der Spannungsabfall über dem Schalttransistor in Reihenschaltung zunimmt, die Vorspannung in Durchlaßrichtung des Steuertransistors in Reihenschaltung zunimmt und bewirkt, daß der Steuertransistor in Reihenschaltung in einen Zustand mit niedrigem Widerstand geht, was zur Folge hat, daß der Schalttransistor in Reihenschaltung in einen Zustand mit hohem Widerstand umschaltet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, wobei der Basis-Anschluß oder der Gate-Anschluß des Nebenschluß-Schalttransistors (9) mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der den Reihen-Schaltkreis überbrückt, wobei der eine Zweig des Spannungsteilers den Steuertransistor (11) in Reihenschaltung aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, die keine Widerstandskomponenten in Reihe mit dem Schalttransistor in Reihenschaltung aufweist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Nebenschlußanschluß direkt an die Rückflußleitung (3) angeschlossen ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Nebenschlußanschluß über eine Last, die im wesentlichen die gleiche Impedanz wie die Leitung aufweist, an die Rückflußleitung angeschlossen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Nebenschlußanschluß an eine Backup-Schaltung angeschlossen ist, die in Betrieb gesetzt wird, wenn ein Überstrom auftritt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Nebenschlußanschluß an eine vorübergehende Störungen absorbierende Last angeschlossen ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die über eine Gleichrichtungs-Brückenschaltung (13) an die Leitung angeschlossen ist.

11. Schaltungsschutzeinheit, die ein Paar von Anordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, die so angeordnet sind, daß sie mit einem Paar von stromführenden Leitungen in Reihe geschaltet sind, so daß ein Überstrom in jeder der beiden Leitungen im Nebenschluß parallel zu der Last der Schaltung oder zu einer gemeinsamen Erde geschaltet wird.