Schaltungsschutz Wie man Elektronikdesigns vor Leistungsspitzen schützt

Mittels so genannter Transient Blocking Units (TBU) lassen sich elektronische Schaltungen effizient gegen schädliche Leistungsspitzen schützen. Die bauteile sind äußerst zuverlässig und schnell. Ihr geringer Platzbedarf prädestiniert diese Bauteile zudem für den Einsatz in kompakten Schaltungen, wie sie häufig in der Telekommunikation zu finden sind.

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MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Bourns Inc.

Der Schaltungsschutz spielt beim Entwurf elektronischer Systeme eine entscheidende Rolle. Bislang fanden sich Schaltungsschutz-Bauteile zumeist in Telekommunikationsanwendungen. Doch auch in Bereichen wie Industrie, Sicherheit, Test und Prozesssteuerung, in denen ein Anlagenausfall hohe Kosten verursachen kann, kommen sie zunehmend zum Einsatz.

Während bei Telekomgeräten meist Blitzschlag oder Power-Cross-Situationen die Ursache für Leistungsspitzen sind, treten in anderen Einsatzbereichen häufig Schwankungen oder Störungen der Leistungsversorgung auf, wenn zum Beispiel Geräte nicht korrekt an- bzw. abgeschlossen werden oder ein Gabelstapler über ein Stromkabel fährt. Viele dieser Applikationen laufen meist rund um die Uhr. Um die entsprechende Betriebsparameter aufrecht zu erhalten, sind Schutzvorrichtungen erforderlich, die schnell ansprechen und sich selbst zurückstellen.

Die Transient Blocking Units (TBU) von Bourns sind weit mehr als eine Zwischenlösung, mit deren Hilfe sich Systemtests bestehen oder Applikationsanforderungen erfüllen lassen. Diese neue Technologie hat eine extrem niedrige Durchlassenergie und bietet innerhalb von Nanosekunden wirkungsvollen Schutz.

Dieser Artikel gibt einen Überblick über die TBU-Technologie. Er beschreibt, wie TBU-Bauteile eine fehlerhafte Leistungszufuhr blockieren und damit für zuverlässigen und schnellen Schaltungsschutz sorgen. Ebenso werden die wichtigsten Aspekte für den Schaltungsschutz untersucht, die es für Anwendungen in den Bereichen Industrie, Sicherheit, Test und Prozesssteuerung zu beachten gilt – insbesondere hinsichtlich Geschwindigkeit, Bandbreite und Induktivität.

Die TBU-Bauteile im Überblick

TBU-Bauteile sind serielle Schutzelemente und im Normalbetrieb im Wesentlichen transparent, während sie den Ist-Strom überwachen, der in der Schaltung fließt. Sie zeichnen sich durch konstante Leistungsfähigkeit und hohe Flexibilität aus und stellen eine neuartige Lösung für den Schaltungsschutz dar. TBUs erfüllen u.a. die Spezifikationen des Standards IEC61000-4-5.

Selbst nach millionenfachem Ansprechen bei der TBU-Nennspannung wurde in Posttests keinerlei Beeinträchtigung der Schutzleistung nachgewiesen, da das Bauteil im hochohmigen Zustand oder Normalbetrieb nicht belastet wird. Bei Elektronikdesigns, die durch ein integriertes TBU-Bauteil geschützt sind, lassen sich Tests einfach und wiederholbar durchführen und zudem grundlegende Schaltungsschutzprobleme lösen.

Innerhalb von Nanosekunden wird ein Leerlaufzustand erzeugt und damit wirkungsvoller Schutz aufgebaut. Optimaler Schaltungsschutz wird gewährleistet, indem die TBU-Bauteile auftretende Transienten über einen Stromunterbrechungsmechanismus blockieren, anstatt sie nach Masse abzuleiten. Die Latenzzeit im Schaltungsschutzdesign wird damit praktisch eliminiert, und es besteht zuverlässiger Schutz vor Leistungsspitzen (Surges).

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