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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz


Autor: Tim Lux (Gast)
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Hallo Mikrocontroller Gemeinde!

bin auf der Suche nach einer Möglichkeit ein Schaltung vor Überspannung
zu sichern. 5v / 100mA. Gibt es eine einfacher Lösung als ein 78L05 ?

Würde mich über Antworten sehr freuen

danke
TiM

Autor: Winfried (Gast)
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Was ist daran schwer? 78L05, 2 Kondensatoren und fertig. Noch weniger
als 3 Bauelemente?

-> Zenerdiode, Widerstand.

Winfried

Autor: Benedikt (Gast)
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Noch einfacher:
3x 1,5V Batterie oder 4,5V Batterie....

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

falls du aus Z-Dioden setzten willst nehme 4,7Volt Typen den voll
druchschalten tun die eh erst 0,2V über dem angegebenen Wert. Habe ich
bisher mit den 5,1er und 5,6ern getestet.

Autor: Tim Lux (Gast)
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Danke für die Antworten

- Batteriebetrieb will ich nicht machen

- Eingangsspannung ist nur 5V. Also funktioniert das mit dem 7805
nicht, weil die Eingangsspannung höher sein muss.

hält eine Z-Diode 100mA-150mA aus ?


Tim

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

es gibt bei Rechelt 1,3 Watt-Typen bei 5Volt hält sie also fast 300mA
aus. Außerdem wird der Strom ja eh durch nen Wiederstand begrenzt damit
die Diode nicht hops geht.

Autor: Winfried (Gast)
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Wenn du 5V Eingangsspannung hast, kannst du nicht noch ein Widerstand
für die Zenerdiode vorsehen. Schreib mal genauer, was du warum machen
willst.

Winfried

Autor: Benedikt (Gast)
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Da bleibt nur eine Thyristor Crowbar Schaltung + Sicherung.
Es gibt Schaltungen die können so 16MW abführen...

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

die Eingangsspannung ist eigentlich durch den LM7805 ausreichend sicher
die Pins müssen durch ne Z-Diode geschützt werden und da kann man 4,7V
Zener nehmen da die erst bei ca. 4,9V ganz durchleiten.

Für die Versorgungspannung einfach ne Surpressordiode die kann soviel
Strom ab und dann geht der LM7805 gleich in den Kurzschlusschutz und
schaltet ab.

Autor: Winfried (Gast)
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@Thomas: Es ist ein irrige Vorstellung, dass Zenerdioden durchschalten
oder "ganz durchleiten". Sie haben ein Kennlinie - je mehr Strom um
so höher die Spannung. Bei geringen Strömen ist die Spannungszunahme
höher als bei höheren Strömen, bei gleichen Stromdifferenzen.

Supressordioden können nur kurzzeitg hohe Ströme oder Leistungen
aufnehmen, im ms-Bereich. Man kann sie nicht benutzen, um z.B. einen 1A
Regler in den Kurzschluß zu bringen. Wohl aber, um eine Schmelzsicherung
zu zerstören. Kurzum: Hohe Leistungen nur ganz kurze Zeiten im
ms-Bereich. Energie kann nämlich nur sehr bedingt abgeführt werden.

Winfried

Autor: Tim Lux (Gast)
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geplant ist eine USB-Anwendung, die ich aber auch an ein Netzteil
anschließen möchte. Da die Schaltung mehr am USB Port hängen sollte,
möchte ich ein Schutz einbauen falls das Netzteil mal eine
Fehlspannung liefert. Ein 7805 mit Sperrdiode wäre eine Lösung, dachte
vielleicht habt ihr noch andere Tips vorrätig.

danke
Tim

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

@Winfried: Bei dem Versuch den ich gemacht habe habe ich einen LM317
genommen einen Wiederstand und danach eine 5,6er Z-Diode nach Masse.
Ich habe dann die Spannung langsam erhöht und erst bei 5,9Volt hat sie
nicht mehr zugenommen weil dann die Z-Diode erst richtig gegen Masse
ging. Habs also durch einen Praktischen Versuch so rausgefunden. Mein
Fazit daraus ich benutzte jetzt für den AVR 4,7V Z-Dioden statt der
immer angegebenen 5,1 oder 5,6V.

Wenn ich dich richtig verstehe, meinst du wenn ich den Wiederstand
kleiner Dimensioniere und mehr Strom fließt die Spannung noch weiter
als 5,9V steigen würde?

Zur Surpressordiode: Ja sie können nur kurzzeitig hohe Ströme ableiten.
Aber den Strom eines LM7805 (1A/2A) würde ich jetzt nicht als hoch
bezeichnen. Die die ich da habe sind so groß dimensioniert wie eine
normale Diode die für mind 5A ausgelegt ist. Deswegenm denke ich das
diese dauerhaft 1A verträgt um einen LM7805 auf Kurzschluß ansprechen
zu lassen. Das finde ich auf jedenfall besser als jedesmal eine
ausgelöste Sicherung austasuchen zu müssen.

Ich habe es noch nicht versucht lasse mich aber gerne eines besseren
belehren.

Autor: Winfried (Gast)
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@Thomas: Zenerdiode: Die haben eine Kennlinie, die bei höheren Strömen
immer flacher wird, trotzdem steigt die Spannung aber weiter an. Schau
dir mal das Datenblatt an, bei Reichelt mal nach ZF51 suchen und dort
das Datenblatt runterladen. Auf Seite 5 siehst du ein
Kennliniendiagramm. Eine 5.1V Zenerdiode (7.Kennlinie von Links, Figure
11) hat diese bei etwa 10mA. Bei 1mA sind es dagegen nur etwa 4.3V. Man
sieht auch schön, dass über 1mA die Kennlinie flacher wird bzw. in
diesem Diagramm steiler, also weniger Spannungsänderung bei gegebener
Stromänderung.

Um ein Gefühl dafür zu bekommen, würde ich einfach mal eine eigene
Messreihe machen und z.B. mit Excel auswerten. Dann hast du auch mal
Werte oberhalb von 20 mA, die du nicht im Datenblatt findest.

Supressordiode: Auch wenn die Dioden mechanisch recht massiv ausgelegt
sind, dann nur deshalb, um hohe kurze Impulsströme aufnehmen zu können.
Hohe Ströme -> dicke Anschlüsse. Um aber Leistung umsetzen zu können,
braucht es ganz andere mechanische Ausführungen, dann braucht man
nämlich vor allem eine große Oberfläche, wo Wärme ausgetauscht werden
kann. Und das können diese Dioden nicht so gut, fast nur über die
Anschlußdrähte, die man dann auf große Kupferflächen löten muss.

Bei einer Transil 1.5KE6V8CA wird immerhin 5 Watt angegeben, was aber
nur bei optimaler Kühlung der Fall ist. Ich würde da mal eigene
Versuche machen. Ich schätze, dass bei 5V und 0.4A = 2W das Teil schon
recht heiß wird.

Hat jemand praktische Erfahrungen?

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

@Winfried: Danke für deine Ausführliche Erklärung  werde das demnächst
mal etwas genauer unter die Lupe nehmen.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

man muss dich doch im Diagramm eine Linie aussuchen die für eine
bestimmte Diode ist., aber man sieht das wenn die Spannung steigt die
Diode mehr Strom durchläßt(sie verringert also ihren Wiederstand). Ich
verstehe das so das eine Z-Diode mit steigender Spannung ab ihrer
Z-Spannung ihren Wiederstand verringert. Sie fungiert also wie in
meiner Zeichnung also Poti mit dem man die Spannung einstellen kann
Wiederstand klein=großer Spannungsabfall, Wiederstand groß kleiner
Spannungsabfall. Der erste Wiederstand ist aber auch dazu da um den
max. Strom durch die Diode zu begrenzen weil sie sonst zu heiß wird.

Was mich wundert ist Figure 9 im Datenblatt  da schaut es ja so aus
also ob der Wiederstand ab einer bestimmten Spannung wieder steigt.

Autor: Winfried (Gast)
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@Thomas: Figure 9 zeigt glaube ich den Zener-Effekt bei verschiedenen
Spannungen, nicht bezogen auf einer Zenerdiode. Soll also heißen, dass
Zenerdiode um die 6 V am besten sind, was den dynamischen
Innenwiderstand angeht. Weshalb man diese übrigens auch gerne
verwendet, wenn es um Stabilität geht, also 4.7..6.1V. Figure 8 zeigt
dann das, was du vielleicht meintest, da sinkt der dynamische
Innenwiderstand mit zunehmenden Strom.

Dynamischer Innenwiderstand/Impedanz sollte man nicht mit dem ohmschen
Widerstand verwechseln. Z=dU/dI, wobei dU und dI möglichst klein sein
sollten.

Mit einem Widerstand in Reihe stellt man den Arbeitspunkt der Diode
ein. Man sucht sich einen Strom aus, der für die jeweilige Application
günstig ist. Ein günstiger Punkt ist so 1..10mA, wenn es auf gute
Stabilität ankommt.

Autor: Michael (Gast)
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ich hab auch mal eine frage zu thema. wie ist es am besten, einen
adc-eingang gegen über und unterspannung zu schützen......bei einigen
opv-schaltungen liegt ja mehr/weniger spannung an als der adc
verkraften  kann....
gibts da etwas, ohne das es zu ungenau wird?

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

vergesst mal was ich da oben geschrieben habe, hätte mir die Texte mal
besser durchlesen sollen, ging ja um USB und da wäre es hirnrissig ne
USB Schnittstelle mit nem 7805 abzusichern.

Denke bei USB ist man mit der Absicherung mit Wiederstand und Z-Diode
gut bedient. Schau dir das Bild
http://s-huehn.de/elektronik/avr-prog/avr-seriell.gif mal an da gehts
um die Absicherung der Seriellen Schnittstelle bzw. des AVR's. Aber
von Prinzig wäre es gleich 2 Wiederstände begrenzen von jeder Richtung
den Strom und die Z-Diode sorgt für den nötigen Spannungsabfall falls
die Spannung über 5 Volt kommen sollte. Die Spezif. des USB Ports
leigen ja bei 500mA/Port da bräcuhte man warscheinlich ein paar
Z-Dioden parallel. Aber dafür gibt es qualifiziertere Leute als mich im
Forum, wollte nur nen vernünftigen Schaltungsvorschlag liefern da ich
oben ja nen haufen Mist geschrieben habe.

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