Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz: Varistor vs. TVS Diode


von tugtug (Gast)


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Hi, ich betreibe eine Schaltung über den TDA3664 Linearregler.
Dieser hat einen Eingangsspannungsbereich von 3-45 v.

Dieser soll vor Überspannungen geschützt werden.
Dazu ist mir eine TVS Diode oder ein Varistor eingefallen.
Sie sollen bei einer Spannung ab ca. 43 Volt ihren Widerstand 
verringern.

Allerdings fließt doch dann ein sehr großer Strom durch die Bauteile.
Dazu wollte ich noch eine Schmelzsicherung von 5 A längs der Diode bzw. 
des Varistors einbauen.

Wird das so klappen, oder geht man diesbezüglich anders vor?
Gibt es weitere wichtige Parameter der Bauteile?
Welches sollte ich nutzen?


Grüße

von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Die erste Frage ware für mich wie wahrscheinlich das 
Überspannungsereignis ist und was ich an Aufwand machen möchte um den 
Fehlerfall zu vermeiden.

Ein Trafo z.B. ist schon ein sehr guter Filter für glitches, den Rest 
bekommt man oft durch einen Kondensator weg.


tugtug schrieb:
> Allerdings fließt doch dann ein sehr großer Strom durch die Bauteile.
> Dazu wollte ich noch eine Schmelzsicherung von 5 A längs der Diode bzw.
> des Varistors einbauen.

Evtl reicht eine PPTC (selbstrückstellende Sicherung) und ein Varistor 
dahinter.

TVS Dioden sind schneller, haben aber auch ihre Macken.

Alle TVS Dioden die bei mir ausgelöst haben waren hinterher leitend. Da 
kannst du Sie dann auch gleich weglassen und den Spannungsregler 
tauschen.

von Reinhard Kern (Gast)


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Der Rächer der Transistormorde schrieb:
> Alle TVS Dioden die bei mir ausgelöst haben waren hinterher leitend. Da
> kannst du Sie dann auch gleich weglassen und den Spannungsregler
> tauschen.

Das wäre zum Lachen, wenns nicht zum Weinen wäre - genau das ist doch 
der Zweck, daraufhin sind TVS-Dioden ausgelegt. Sie sollen bei 
Überlastung in einen sicheren Zustand übergehen, also die 
Eingangsspannung kurzschliessen, dafür werden besondere konstruktive 
Massnahmen ergriffen. Dies wird i.A. auch in Datenblättern oder Appnotes 
hervorgehoben.

Dein Missverstehen der Funktion ist geradezu grotesk.

Gruss Reinhard

von tugtug (Gast)


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Also ein Varistor und eine Sicherung.

Die selbstrückstellende Sicherung ist vielleicht etwas zu träge?!

Zweck ist nicht nur das Abfangen von glitches, sondern auch sicher zu 
stellen, dass die Schaltung keinen Schaden nimmt, falls am Eingang eine 
zu hohe Spannung angeschlossen wird.

von Reinhard Kern (Gast)


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tugtug schrieb:
> sondern auch sicher zu
> stellen, dass die Schaltung keinen Schaden nimmt

Das genau tut die von Rächer beanstandete Funktion von TVS-Dioden 
(Opferfunktion), bei einem Varistor ist das nicht garantiert, der könnte 
bei Überlastung auch hochohmig werden. Dann sind Varistor UND die 
Schaltung kaputt, mit etwas Nachdenken könnte man drauf kommen, dass das 
nicht das gewünschte Ergebnis ist.

M.a.W. der Varistor schützt die Schaltung solange er noch lebt, die 
TVS-Diode auch posthum. Rächer hat ja sogar ungewollt bestätigt, dass 
die alle bei ihm perfekt funktioniert haben.

Gruss Reinhard

von tugtug (Gast)


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hm...
Also eine TVS Diode, welche im Fehlerfall durch Lötarbeiten gewechselt 
werden muss.

Gibt es andere Lösungsmöglichkeiten?

von hk_book (Gast)


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Also wenn ich mir deine Daten so ansehe, wird das nichts mit Varistor 
oder TVS-Diode.

Wenn dein Bauteil ab 45V sicher geschützt werden muss, kann man nicht 
einen Schutz ab 43V ansetzen: erstens haben die Bauteile eine Toleranz 
(TVS z.B. von ±5%) und dann noch eine Kennlinie, die natürlich keine 
"senkrechte" ist, sondern eine Steigung hat.

Bitte befasse dich doch mal mit den Datenblättern dazu, dann wirst du 
sehen, dass z.B. eine 1,5KE43A eine Durchbruchspannung von 40,9V bis 
45,2V hat (bei 1mA Teststrom!), und eine maximale Begerenzungsspannung 
von 59,3V (!).

http://www.vishay.com/docs/88301/15ke.pdf

Bei Varistoren ist das noch "schlimmer", deren Kennlinien sind noch viel 
weicher, was aber nicht heißt, dass die unütz wären, es kommt halt 
darauf an, wie die Aufgabenstellung aussieht.

Die Vorschläge der Kollegen sind nicht schlecht: eine TVS-Diode mit 
Schmelzsicherung kann, wenn richtig dimensioniert, einen effektiven 
Schutz darstellen. Das muss aber sorgfältig gerechnet und getestet 
werden.

von (prx) A. K. (prx)


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Wenn es präziser sein soll: Crowbar-Schaltung. Thyristoren gibts auch in 
robust, wenn die Opferung der Schutzschaltung zugunsten der Last keine 
Alternative ist.

: Bearbeitet durch User
von Der Rächer der Transistormorde (Gast)


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Reinhard Kern schrieb:
> M.a.W. der Varistor schützt die Schaltung solange er noch lebt, die
> TVS-Diode auch posthum. Rächer hat ja sogar ungewollt bestätigt, dass
> die alle bei ihm perfekt funktioniert haben.

Ehrlich gesagt hab ich das so formuliert weil ich mir nie die Mühe 
gemacht habe zu prüfen ob TVS Dioden per Design ein Wegwerfprodukt sind. 
Hab die getestet und nie wieder genutzt da Sie nicht in Frage kommen. 
Danke für die Bestätigung meiner Annahme

Es gibt sicher Anwendungen wo das nötig ist, ob da jetzt diese 
Spannungsregelung drunter fällt muss kann der Frager jetzt selbst 
entscheiden. Die Infos dafür hat er ja.

Unter perfekt funktioniert verstehe ich auch keine Einmaldiode die bei 
jeder Überspannung das komplette Gerät lahmlegt und damit zum 
Reparaturfall macht.

Varistoren haben sicher nicht nur Vorteile, dafür halten Sie ewig.

Meiner bescheidenen Meinung nach gibt es eine gelungene Mischform z.B. 
beim Blitzschutz. Ein Varistor fängt das grobe ab, dann drosselt ne 
Spule das Tempo des Surges was dem Varistor mehr Zeit gibt und als 
letzte Bastion steht dann die beliebte Kombi PPTC in Reihe und die TVS 
parallel um unter Selbstaufopferung (wie ich jetzt weiß) dem Surge den 
Rest geben.

von Falk B. (falk)


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@ Der Rächer der Transistormorde (Gast)

>Varistoren haben sicher nicht nur Vorteile, dafür halten Sie ewig.

Irrtum. Bei größeren Stromstößen geht nach und nach die Ansprechspannung 
runter.

>Meiner bescheidenen Meinung nach gibt es eine gelungene Mischform z.B.
>beim Blitzschutz. Ein Varistor fängt das grobe ab, dann drosselt ne
>Spule das Tempo des Surges was dem Varistor mehr Zeit gibt und als
>letzte Bastion steht dann die beliebte Kombi PPTC in Reihe und die TVS
>parallel um unter Selbstaufopferung (wie ich jetzt weiß) dem Surge den
>Rest geben.

Für richtig große Leistungen nimmt man Gasableiter, denn die sind 
DEUTLICH robuster und vor allem machen sie einen Beinahe-Krzschluss wie 
ein Crowbar. Das rediziert vor allem die Verlustleistung im Gasableiter.

von Terence S. (takeshi)


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Ich weiß, das Thema ist nun fast 8 Jahre alt, aber die Behauptungen hier 
sind teilweise echt haarsträubend, wurde so stehengelassen und die 
findet jemand, der über Suchmaschinen sucht, deshalb möchte ich das 
korrigieren.

Weder TVS-Dioden noch Varistoren sind Einwegbauteile. Das heißt nicht, 
dass sie nicht kaputtgehen können, besonders bei falsch aufgebauter 
Schaltung. Im Datenblatt ist eine maximale Leistung, ein maximaler 
Strom, eine maximale Pulsdauer und/oder eine maximale Puls-Energie. Wird 
das Bauteil außerhalb der Spezifikation betrieben, lebt es natürlich 
nicht lange.

Wie korrekt erwähnt sind TVS-Dioden schneller als Varistoren, haben eine 
kleinere parasitäre Kapazität.
TVS-Dioden sind im Grunde Zener-Dioden, die jedoch durch eine dicke 
Sperrschicht speziell für Überspannungspulse ausgelegt sind. Außerdem 
sind sie mit anderen Kenndaten spezifiziert.

Falls jemand auf eine ähnliche Idee kommt wie der Fragesteller: So 
funktioniert das nicht. Varistoren und TVS-Dioden sind für kurzzeitige 
Überspannungen gedacht und nicht dafür eine dauerhaft angelegte Spannung 
zu reduzieren. In dem angeführten Beispiel müsste das "Schutzelement" 
die Quelle so stark belasten, bis sie in die Knie geht. Je nach Batterie 
oder Netzteil können das hunderte A sein, nur damit der Linearregler 
keine zu hohe Spannung sieht. Das mag unter Umständen die Quelle nicht 
und das "Schutzelement" erst recht nicht, das raucht natürlich sofort 
ab. Die zu hohe Spannung muss irgendwo kontrolliert abfallen, zum 
Beispiel an einem in Serie geschalteten Widerstand oder einem 
Transistor. Ein Transistor wäre genau genommen ein zweiter, 
vorgeschalteter Linearregler, nur diskret aufgebaut.

von H. H. (Gast)


Angehängte Dateien:

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Terence S. schrieb:
> Ich weiß, das Thema ist nun fast 8 Jahre alt, aber die Behauptungen hier
> sind teilweise echt haarsträubend, wurde so stehengelassen und die
> findet jemand, der über Suchmaschinen sucht, deshalb möchte ich das
> korrigieren.

Siehe Anhang.

von Anmerkung (Gast)


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Wem genau hat er jetzt geschadet?

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