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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz


Autor: Mathias (Gast)
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Hallo!

Ich muss eine Schaltung, welche mit 12-48V versorgt wird vor 
Überspannungen schützen. Bisher habe ich die Schaltung mit mit einem 
Transil (SMBJ54A) geschützt, jedoch überstand die Schaltung den Surge 
Test mit 500V beim TÜV nicht.

Was könnte ich alternativ zum Transil verwenden? Wäre es besser einen 
Varistor zu verwenden?

Danke, mfg Mathias

Autor: Winfried (Gast)
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Ist denn die Transil kaputt gegangen? Sollte mich wundern.

Kapazitäten für kurze Spannungsspitzen wegnehmen sind vorgesehen?

Autor: Klaus (Gast)
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Macht man normalerweise mit einer Kombination aus Varistor, evtl. 
Gasableiter, Filter und Transil-Diode als Feinschutz.

Autor: UdoZ (Gast)
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Moin,

>Was könnte ich alternativ zum Transil verwenden? Wäre es besser einen
Varistor zu verwenden?

Hilfreich wäre es, den derzeitigen Aufbau der Schutzschaltung zu kennen.


UdoZ

Autor: Mathias (Gast)
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Die Eingangsbeschaltung ist dem Anhang zu entnehmen!

Als Diode D6 wird eine 1N4148 im LL-34 Gehäuse verwendet, L2 ist einen 
Tonneninduktivität von Wuerth, bei C6 handelt es sich um einen SMD Elko 
welcher 50V verträgt!

Autor: Mathias (Gast)
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Als Diode D6 wird jetzt eine SM4007 im Melf Gehäuse verwendet!

Autor: Düsentrieb (Gast)
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denke, das is ok soweit...
nur par zur spule sollte ne freilaufdiode rein!
sonst produziert die spule nach dem surge ihren eigenen...

Autor: Mathias (Gast)
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@ Düsentrieb: Danke für den Tipp, klingt irgendwie logisch hier eine 
Freilaufdiode zu verwenden!

Autor: Manuel U. (hunter)
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@ Mathias:

Ich würde ausserdem einen Elko mit einer höheren Spannungsfestigkeit 
verwenden. 48V Betriebsspannung an einem 50V Elko halte ich für zuviel. 
Ausserdem kann der Elko bis zu 54 V abbekommen, weil erst dann die 
Supressordiode aufmacht.

Autor: Mathias (Gast)
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@ Manuel: Das habe ich mir auch schon gedacht, nur bekomme ich bei 47uF, 
63V Probleme mit der Bauhöhe!

Außerdem besitzt der SMBJ54A eine Breakdown-Spg. von 60-66V, deshalb 
verwende ich jetzt einen SMBJ45A mit einer Breakdown-Spg. von 50-55V

Sind denn Kondensatoren so empfindlich was kurze Überspannungen 
betrifft?

Mfg, Mathias

Autor: Mathias (Gast)
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Das Problem mit den Kondensatoren sollte jetzt doch gelöst sein, habe 
bei Digikey einen 47uF,63V SMD Elko mit nur 8mm Bauhöhe gefunden!

http://rocky.digikey.com/scripts/ProductInfo.dll?S...

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Mathias wrote:
> Die Eingangsbeschaltung ist dem Anhang zu entnehmen!

Beim Test hat sich dann wohl die Diode D6 verabschiedet, oder?
Bei Überspannung leitet die Schutzdiode hemmungslos nach Masse -> Strom 
steigt stark an.


> Als Diode D6 wird eine 1N4148 im LL-34 Gehäuse verwendet, L2 ist einen
> Tonneninduktivität von Wuerth,

Welchen Widerstand hat die, bzw. kann die bei Bedarf den Strom durch die 
Dioden auf ein erträgliches Maß reduzieren?

Ich würde ein belastbarere Diode D6 sowie ggf. eine Sicherung am Eingang 
vorsehen, die den Strom bei Überspannung auf den max. Wert der Diode und 
Induktivität begrenzt.


UdoZ

Autor: Mathias (Gast)
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Hallo Udo!

Als Diode D6 wird jetzt eine SM4007 verwendet!

Als Induktivität werde ich in Zukunft folgende verwenden:
http://www.wuerth-elektronik.de/website/emc/eisos/...

Weiters werde ich wie von Düsentrieb empfohlen eine Freilaufdiode 
(SM4007) parallel zur Induktivität verwenden.

Autor: Mathias (Gast)
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Aja eine Sicherung ist nicht sinvoll, da die ganze Schaltung vergossen 
wird!

Autor: Mathias (Gast)
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Anbei ein Bild der aktuellen Eingangsbeschaltung! So müsste es jetzt 
doch hinhaun oder?

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Mathias wrote:
> Anbei ein Bild der aktuellen Eingangsbeschaltung! So müsste es jetzt
> doch hinhaun oder?

Kommt wohl darauf an, wie lange die 500V anstehen. Wenn ich Spice 
glauben darf, dann ist der Strom durch die Spule schon nach 10µs zu hoch 
und die Diode verabschiedet sich nach ca. 50µs.

Es ist nun mal kein Bauteil vorhanden, dass den Strom (lange genug) im 
erlaubten Bereich hält, wenn die Überspannung längere Zeit ansteht. 
Deswegen setzt man ja auch üblicherweise einen Widerstand und/oder eine 
Sicherung vor das Ganze. Es gibt übrigens auch Sicherungen, die sich 
selbst 'resetten'. Google mal nach Polyswitch.


UdoZ

Autor: nico26plus1 (Gast)
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Ich würde hier ne bidirektionale TVS direkt am Eingang verwenden, also 
noch vor der Diode D6.

Autor: Mathias (Gast)
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Hallo Udo!


Laut Norm werden beim Surgetest Impulse mit 1.2/50µs verwendet! In 
unserem Fall mit +500V und -500V.

Hast du bei der Simulation schon die SM4007 verwendet? Diese sollte ja 
einen Spitzenstrom von bis zu 100A vertragen...

Ein Polyswitch kann ja wahrscheinlich auch nicht verwendet werden, da 
dieser extrem träge ist (mehrere Sec laut Wikipedia). Außerdem würde 
dieser den preislichen Horizont übertreffen!

Übrigens vielen Dank für dein Hilfe!

Autor: Oerni (Gast)
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Hallo Mathias!
wir kämpfen grade an der gleichen Front. Ich habe den Test aber schon 
bestanden.
Schalt mal zwischen Eingangsdiode und Spule einen Varistor gegen Masse. 
Die Transildiode ist nämlich nicht für so energiereiche Stoßströme wie 
bei einem Surgetest ausgelegt. Der Varistor drückt die Spannung bereits 
auf 200V runter (S07K75). Die Spule entkoppelt dann zur TVS.
Deine ausgewählte TVS beginnt zwar bei 50V zu klemmen, hat aber eine 
maximale Klemmenspannung von 72V. Das ist dann aber immer noch zu viel 
für deine Schaltung. Da muß dann noch eine Nachregelung/Überwachung 
erfolgen.
Eine Sicherung oder Polyswitch hatte ich auch probiert. Da diese aber 
ein Vielfaches ihres Nennstromes zum schnellen Auslösen oder einen sehr 
langen Zeitraum (>200 Sek.) bei kleineren grenzwertigen Strömen 
brauchen, sind die für Surges nicht zu gebrauchen.
Tschau Oerni

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Mathias wrote:
> Laut Norm werden beim Surgetest Impulse mit 1.2/50µs verwendet! In
> unserem Fall mit +500V und -500V.
>
> Hast du bei der Simulation schon die SM4007 verwendet? Diese sollte ja
> einen Spitzenstrom von bis zu 100A vertragen...

Die werden bei weitem nicht erreicht. Die 50µs sind dann für die Diode 
kein Problem. Das 'Verabschieden' der Diode war etwas dramatisiert. Ihr 
Nennstrom wird nach den 50µs zwar erheblich überschritten. Sie wird es 
aber überleben.


> Ein Polyswitch kann ja wahrscheinlich auch nicht verwendet werden, da
> dieser extrem träge ist (mehrere Sec laut Wikipedia).

Ja, er braucht recht lange. Kann allerdings auch schnell 'schalten', 
wenn er entsprechend ausgewählt ist. Beim Surge-Test wird er aber sicher 
nicht helfen.

In welcher Größenordnung liegt eigentlich der Nennstrom des 
Schaltungsteils hinter dem Eingangsschutz?


Gerne, UdoZ

Autor: Mathias (Gast)
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Der Strombedarf liegt etwa bei 100mA!

Beim Tüv wurden ja noch die 1N4148 verwendet! Bin mir ziehmlich sicher, 
dass die es nicht überlebt haben...

Ist ja leider nicht mehr nachzuvollziehen, da die Elektronik vergossen 
wurde!

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