Derartige Überstromschutzschaltungen sind-insbesondere in Form von Leistungsschaltern-allgemein bekannt.

Leistungsschalter weisen in der Regel einen thermischen Über- lastauslöser und einen elektromagnetischen Schnellauslöser auf. Übersteigt der durch den Leistungsschalter fließende Strom einen Nennstrom geringfügig, erfolgt mittels des ther- mischen Überlastauslösers eine zeitverzögerte Auslösung. Im Kurzschlussfall hingegen, wenn der Strom rapide ansteigt, löst der elektromagnetische Schnellauslöser den Leistungs- schalter quasi unverzögert aus. Das Auslösen des Leistungs- schalters hat zwei Wirkungen. Zum einen wird direkt der Schaltkreis geöffnet, zum anderen wird ein Schaltschloss aus- gelöst, so dass der Schaltkreis nach dem Auslösen des Leis- tungsschalters nicht selbsttätig wieder geschlossen wird.

Trotz der quasi unverzögerten Auslösung weist der elektromag- netische Auslöser eine Reaktionszeit auf. Während der Reakti- onszeit steigt der Laststrom über den Erkennungsstrom, bei dem der elektromagnetische Auslöser auslöst, an. Im zu öff- nenden Kontakt entsteht dadurch ein hoher Verschleiß durch Kontaktabbrand. Wenn der Strom zu schnell ansteigt, kann es im Extremfall sogar geschehen, dass ein Dauerlichtbogen ent- steht, der nicht mehr gelöscht werden kann und zur völligen Zerstörung des Leistungsschalters und zum Nichtabschalten des Stromes führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Überstromschutzschaltung zu schaffen, bei der ein übermäßiges Ansteigen des Stromes auch bei einem Kurzschluss im Lastkreis verhindert wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Schaltelement ein Strombegrenzer in Reihe geschaltet ist.

Wenn die Strombegrenzer bei niedrigen Spannungen eine steile Strom-Spannungs-Kennlinie und bei hohen Spannungen eine fla- che Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist, ergibt sich im Nor- malbetrieb der Überstromschutzschaltung eine geringe Verlust- leistung und im Kurzschlussfall eine Strombegrenzung auf ei- nen relativ niedrigen Wert.

Der Strombegrenzer kann im Einzelfall als einzelnes Bauele- ment ausgebildet sein. In der Regel ist er aber als Strombe- grenzungsschaltung ausgebildet.

Beispiele eines Strombegrenzers bestehen darin, dass der Strombegrenzer zwei antiseriell geschaltete Transistoren auf- weist oder (alternativ) zwei antiparallel geschaltete Reihen- schaltungen aufweist, die je einen Transistor und eine Diode aufweisen.

Eine Strombegrenzung kann in effektiver Weise auch dadurch realisiert werden, dass der Strombegrenzer zwei selbstleiten- de Transistoren mit je einem Gate-, einem Source-und einem Drainkontakt aufweist, die Sourcekontakte über einen Wider- stand miteinander verbunden sind, die Sourcekontakte der Transistoren mit dem Gatekontakt des jeweils anderen Transis- tors verbunden sind und der Strombegrenzer über die Drainkon- takte der Transistoren mit dem Schaltelement in Reihe ge- schaltet ist.

Wenn die Transistoren als SiC-Transistoren ausgebildet sind, weist der Strombegrenzer im Normalbetrieb einen besonders ge-

ringen Durchlasswiderstand und im Kurzschlussbetrieb ein ho- hes Energieaufnahmevermögen auf.

Wenn der Überstromauslöser, das Schaltelement und der Strom- begrenzer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, er- gibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Überstromschutz- schaltung. Darüber hinaus kann die Überstromschutzschaltung dann als vorverdrahtbare Baueinheit ausgebildet sein.

Im Regelfall löst der Überstromauslöser das Öffnen des Schaltelements bei Überschreiten eines Grenzstroms quasi un- verzögert aus. Wenn der Strombegrenzer entsprechend dimensio- niert ist, ist es aber auch möglich, dass bei Überschreiten des Grenzstroms ein zeitverzögertes Öffnen des Schaltelements erfolgt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach- folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei- gen in Prinzipdarstellung FIG 1 einen Stromkreis, FIG 2 eine Überstromschutzschaltung, FIG 3 einen Strombegrenzer, FIG 4 eine Strom-Spannungs-Kennlinie und FIG 5 und 6 weitere Strombegrenzer.

Gemäß FIG 1 ist eine Last 1 über einen Ein-/Ausschalter 2 und eine Überstromschutzschaltung 3 an eine Spannungsquelle 4 an- geschlossen. Der Ein-/Ausschalter 2 ist von außen durch ein entsprechendes Steuersignal S ansteuerbar. Wenn der Ein-/Aus- schalter 2 geschlossen ist, fließt durch die Überstromschutz- schaltung 3 und die Last 1 ein Schaltstrom I.

Die Überstromschutzschaltung 3 weist gemäß FIG 2 einen Über- stromauslöser 5, ein Schaltelement 6 und einen Strombegrenzer 7 auf. In der Regel ist das Schaltelement 6 geschlossen, so dass der Schaltstrom I fließen kann. Mittels des Überstrom-

auslösers 5 ist aber der Schaltstrom I, der auch durch das Schaltelement 6 fließt, erfassbar und ein Öffnen des Schalt- elements 6 auslösbar, wenn der Schaltstrom I eine Auslösebe- dingung erfüllt. Wie aus FIG 2 ersichtlich ist, sind der Überstromauslöser 5, das Schaltelement 6 und der Strombegren- zer 7 in Reihe geschaltet sowie in einem gemeinsamen Gehäuse 10 angeordnet. Mittels der Strombegrenzer 7 wird dabei der Schaltstrom I begrenzt.

In der Regel weist der Überstromauslöser 5 zwei Auslöseele- ment 8,9 auf, nämlich einen elektromagnetischen Schnellaus- löser 8 und einen thermischen Überlastauslöser 9. Mittels des Schnellauslösers 8 wird das Öffnen des Schaltelements 6 quasi unverzögert ausgelöst, wenn der Schaltstrom I einen Grenz- strom überschreitet, der ein Mehrfaches eines Nennstroms be- trägt, typischerweise das 12-oder 19-fache des Nennstroms.

Mittels des Überlastauslösers 9 wird zeitverzögert ein Öffnen des Schaltelements 6 ausgelöst, wenn der Schaltstrom I eine längere Zeit oberhalb des Nennstroms liegt, z. B. beim 1,2- fachen, beim 1,5-fachen, dem Doppelten oder dem 7,2-fachen des Nennstroms.

Das Schaltelement 6 weist zum einen einen Schalter auf, mit- tels dessen der Stromkreis als solcher offen-und schließbar ist, und zum anderen ein Schaltschloss, mittels dessen der Schalter in seiner geöffneten bzw. geschlossenen Stellung fi- xierbar ist. Beim Ansprechen eines der Auslöseelemente 8,9 wird sowohl der Schalter des Schaltelements 6 geöffnet als auch das Schaltschloss freigegeben. Nach dem Öffnen des Schaltelements 6 wird dieses also selbsttätig nicht wieder geschlossen.

In der Regel kommt die in FIG 2 dargestellte Schaltung zur Anwendung. In diesem Fall ist im Kurzschlussfall eine Auslö- sung des Öffnens des Schaltelements 6 quasi unverzögert mög- lich.

Wenn hingegen der Strombegrenzer 7 entsprechend dimensioniert ist, dass er einen Kurzschluss bis zum Ansprechen des thermi- schen Überlastauslösers 9 verkraftet, kann der Schnellauslö- ser 8 entfallen. Dies ist in FIG 2 dadurch angedeutet, dass der Schnellauslöser 8 nur gestrichelt gezeichnet ist. In die- sem Fall erfolgt also auch im Kurzschlussfall eine zeitverzö- gerte Auslösung des Öffnens des Schaltelements 6.

FIG 3 zeigt nun beispielhaft eine mögliche Ausgestaltung des Strombegrenzers 7. Gemäß FIG 3 weist der Strombegrenzer 7 zwei selbstleitende Transistoren 11,12 auf. Die Transistoren 11,12 können prinzipiell beliebiger Natur sein. Insbesondere können sie als MOSFET, IGBT und auch als Bipolartransistoren ausgebildet sein. Gemäß Ausführungsbeispiel sind sie als SiC- Feldeffekttransistoren 11,12 ausgebildet. Jeder der Feldef- fekttransistoren 11,12 weist je einen Gatekontakt 13, einen Sourcekontakt 14 und einen Drainkontakt 15 auf. Die Source- kontakte 14 sind über einen einstellbaren Widerstand 16 mit- einander verbunden. Ferner sind die Sourcekontakte 14 der Feldeffekttransistoren 11,12 mit dem Gatekontakt 13 des je- weils anderen Feldeffekttransistors 12,11 verbunden. Über die Drainkontakte 15 ist die Strombegrenzer 7 dann mit dem Schaltelement 6 in Reihe geschaltet.

Die Strombegrenzer gemäß FIG 3 kann aus diskreten Bauelemen- ten 11,12,16 aufgebaut sein. Sie kann aber auch, wie in FIG 3 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, als mono- lithisch integrierte Schaltung ausgebildet sein.

Der in FIG 3 dargestellte Strombegrenzer 7 weist eine Strom- Spannungs-Kennlinie gemäß FIG 4 auf. Wie aus FIG 4 ersicht- lich ist, weist die Kennlinie bei niedrigen Spannungen einen steilen Verlauf und bei hohen Spannungen einen flachen Ver- lauf auf. Insbesondere wird der Schaltstrom I auch bei hohen Spannungen U auf den gestrichelt eingezeichneten Maximalwert begrenzt. Der Maximalwert ist durch entsprechendes Einstellen des Widerstands 16 einstellbar.

Alternativ können die Transistoren 11,12 gemäß FIG 5 auch antiseriell geschaltet sein, In diesem Fall ist ihnen vor- zugsweise je eine Diode 17,18 parallel geschaltet. Bei der weiteren, in FIG 6 dargestellten Ausführungsform weist der Strombegrenzer 7 zwei antiparallel geschaltete Reihenschal- tungen auf. Jede Reihenschaltung weist einen Transistor 11 bzw. 12 auf, dem eine Diode 17,18 in Reihe geschaltet ist.

Auch bei den Ausführungsformen gemäß den FIG 5 und 6 sind die Transistoren 11,12 als SiC-Bauelemente ausgebildet.

Die erfindungsgemäße Überstromschutzschaltung 7 eignet sich besonders zur Anwendung in Wechselspannungskreisen. Prinzi- piell ist aber auch eine Anwendung bei Gleichspannungskreisen möglich.