本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1的前序部分的用于保護由電網(wǎng)運行的單元免受過壓的電路裝置，所述電路裝置具有包括第一和第二輸入連接端的輸入端和包括第一和第二輸出連接端的輸出端以及具有保護電路，所述第一和第二輸入連接端與電網(wǎng)連接，要保護的單元可連接在所述第一和第二輸出連接端上，所述保護電路設置在第一和第二輸入連接端之間，以便限制施加在所述保護電路上的電壓。

背景技術：

由文獻ep0431215a1已知一種用于保護可關斷的晶閘管免受不允許的過壓的方法和裝置。按照那里的教導，對可關斷的晶閘管的陽極電壓在參考其陰極電壓的情況下進行監(jiān)控并且在超過預先確定的極限值時生成控制信號，由此連接在可關斷的晶閘管的門極上的負電壓源被關斷，并且可關斷的晶閘管借助于接通電路被接通。通過這種方式可保護可關斷的晶閘管免受不允許的過壓。

文獻de10338921a1公開了一種保護免受浪涌電壓的電路裝置。在那里的任務基于如下問題，即保護設備免受例如由在電壓電網(wǎng)上的雷擊產(chǎn)生的浪涌電壓。

對此設置的保護電路除了限制裝置之外還包括開關裝置。開關裝置包括開關元件和用于開關元件的驅控電路，以便確保足夠精確的參數(shù)確定(dimensionierung)，其中開關元件構成為半導體構件。

開關裝置和限制裝置串聯(lián)設置并且如此設計，使得在可預給定的第一觸發(fā)標準下將開關裝置導通并且在預給定的第二觸發(fā)標準下使其截止。

作為限制裝置使用可變電阻和/或歐姆電阻和/或齊納二極管。開關元件例如構成為triac(雙向晶閘管)和/或diac(雙向二極管)或構成為晶閘管或igbt(絕緣柵雙極晶體管)。

按照de10338921a1的所有實施方式共同的是，限制元件可實現(xiàn)為可變電阻、電阻或齊納二極管。

技術實現(xiàn)要素：

由以上所述因此本發(fā)明的任務在于，提出一種改進的用于保護由電網(wǎng)運行的單元免受過壓的電路裝置，所述電路裝置具有非?？焖?、安全且可重復的響應行為并且以簡單的方式能以合理的成本實現(xiàn)以及可集成在電子組件中。

本發(fā)明的任務通過按照權利要求1的特征組合的電路裝置得以解決，其中從屬權利要求是至少符合目的的設計方案和改進方案。

按照本發(fā)明的解決方案基于如下基本構思，直接使用功率半導體開關作為過壓限制元件并且在此使功率半導體運行于鉗位模式。按照本發(fā)明，使用的功率半導體通過由例如雙向二極管或晶閘管二極管和瞬態(tài)二極管(tvs)或齊納二極管組成的串聯(lián)電路來驅控。

半導體自身在此設置在橫向支路中，其中涉及功率半導體開關的驅控電路僅僅用于過壓識別和半導體的激活。使用的功率半導體因此不僅用作進行開關的元件而且用作實際上進行限制的元件并且在該意義上實現(xiàn)雙重功能。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的設計方案中，保護電路通過與輸入端連接的二極管橋供電，從而可識別并消散負和正的過壓脈沖或相應的浪涌電流。

在另一個實施方式中，出于分流的目的，與功率半導體并聯(lián)連接有晶閘管。

在晶閘管的陰極與功率半導體的發(fā)射極之間還可以設有滅弧電容器。

出于限制電壓的目的，因此被動地控制功率半導體其僅僅運行于鉗位模式。鉗位元件包括由雙向二極管和齊納元件組成的串聯(lián)電路，其中齊納電壓和雙向二極管電壓的和產(chǎn)生鉗位電壓。該鉗位電壓稍微高于最大電網(wǎng)頻率電壓，所述最大電網(wǎng)頻率電壓可能施加幾秒鐘、亦即所謂的tov電壓(暫態(tài)過壓)。因此保護電平可調節(jié)為其最小可能的值。不必遵循90％低于功率半導體的最大電壓的在其他情況下通常的設計。

在出現(xiàn)過壓的情況下，產(chǎn)生鉗位電壓uclamp＝ug+udiac+uzener。

在超過擊穿電壓之后、例如大約1μ秒之后，雙向二極管導通，并且鉗位電壓跌落。因此產(chǎn)生uclamp＝ug+uzener。

如果齊納電壓正好設為電網(wǎng)電壓，那么在消散過程期間在功率半導體中產(chǎn)生顯著減小的能量轉化。

利用晶閘管的上述并聯(lián)連接，能進一步提高浪涌電流承受能力。

在該情況下，功率半導體、特別是igbt在鉗位模式下承受浪涌電流，直至晶閘管激活(zünden)。

由此晶閘管由于其較低的導通電壓而承受全部浪涌電流。

所提及的與晶閘管串聯(lián)連接的電容器充電直至電網(wǎng)電壓。由此低于晶閘管的保持電流并且晶閘管截止。

此外進行擴展地，電容器可以用于分析處理脈沖。根據(jù)電容器在過壓脈沖之后具有何種程度的充電，可以推斷出脈沖的能量。

因此本發(fā)明基于一種用于保護由電網(wǎng)運行的單元免受過壓的電路裝置，所述電路裝置具有包括第一和第二輸入連接端的輸入端，所述第一和第二輸入連接端與電網(wǎng)連接。此外，電路裝置具有包括第一和第二輸出連接端的輸出端，要保護的單元可連接在所述第一和第二輸出連接端上。此外，設有保護電路，所述保護電路位于第一和第二輸入連接端之間，以便限制施加在所述保護電路上的電壓。

按照本發(fā)明，保護電路具有功率半導體、特別是igbt，其中在功率半導體的集電極與門極之間連接有由diac(亦即雙向二極管)和齊納元件組成的串聯(lián)電路，其中齊納電壓和雙向二極管電壓的和產(chǎn)生用于功率半導體的鉗位電壓，該鉗位電壓位于電網(wǎng)的電壓之上并且限定保護電平。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，保護電路通過二極管橋供電。由此可以通過如下方式節(jié)省功率半導體構件，即對相關的過壓或出現(xiàn)的浪涌電流進行整流并且用于驅控(唯一的)功率半導體。

在本發(fā)明的實施方式中，據(jù)此為了分流或者承受電流與功率半導體并聯(lián)連接有晶閘管，晶閘管的陽極連接在功率半導體的集電極上，而晶閘管的陰極連接在功率半導體的發(fā)射極上，其中晶閘管的門極與功率半導體的門極連接。

符合目的地，滅弧電容器連接在晶閘管的陰極與功率半導體的發(fā)射極之間。

附圖說明

以下應根據(jù)實施例以及參照附圖進一步闡明本發(fā)明。其中：

圖1示出用于保護單元免受過壓的原理電路，所述原理電路具有作為功率半導體的igbt；

圖2示出保護電路的一種實施方式，該保護電路通過與輸入端連接的二極管橋供電；以及

圖3示出保護電路的另一種實施方式，該保護電路具有與功率半導體并聯(lián)連接的晶閘管。

具體實施方式

如圖1中可見的是，按照本發(fā)明的用于保護由電網(wǎng)運行的單元免受過壓的電路裝置包括功率半導體、例如或優(yōu)選igbt。

功率半導體在其集電極和其門極之間具有由diac(雙向二極管)和齊納元件ze組成的串聯(lián)電路，其中齊納電壓和雙向二極管電壓的和產(chǎn)生用于功率半導體igbt的鉗位電壓，所述鉗位電壓位于電網(wǎng)的電壓之上并且限定保護電平。

在根據(jù)圖2的電路裝置中，diacd2又與齊納元件d1串聯(lián)連接，其中該串聯(lián)電路位于半導體開關hs的門極與集電極之間。驅控電路在該實施方式中還包括在半導體開關hs的門極與發(fā)射極之間的電阻r1。電阻r1用于門極的防干擾，但也用于在過壓事件之后進行放電并且進而用于關斷晶體管。

附加地存在二極管橋db，從而可處理負和正的過壓脈沖。電網(wǎng)在圖2和3中用附圖標記1表示并且針對過壓要保護的單元(負載)用附圖標記2表示。

在根據(jù)圖3的視圖中存在與根據(jù)圖2的驅控電路類似的驅控電路，所述驅控電路又包括diacd2以及齊納元件d1和半導體開關hs。

與功率半導體hs并聯(lián)連接有晶閘管th。

具體地，晶閘管th的陽極連接在功率半導體hs的集電極上，而晶閘管th的陰極連接在功率半導體hs的發(fā)射極上，其中晶閘管th的門極與功率半導體hs的門極連接。

在根據(jù)圖3的實施方式中，在晶閘管th的陰極與功率半導體hs的發(fā)射極之間還設有滅弧電容器c1。

在該實施方式中，特別是構成為igbt的鉗位半導體開關用作用于晶閘管的觸發(fā)單元，其中電容器c1引起晶閘管的滅弧。

同時電容器c1可以考慮作為脈沖分析處理單元。

對此存在如下可能，即進行脈沖的峰值檢測或電荷積分，用以確定干擾脈沖的能量含量。