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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strombegrenzung


Autor: Gast (Gast)
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Hi an alle,
ich habe mal eine Frage zu einer Stromberenzung, die anderen Themen hier 
im Forum konnte mir meine Fragen leider nicht richtig beantworten.
Ich habe ein Platine, bei der ich für z.b. Kurzschlüsse sichern möchte. 
Dazu benötige ich eine Strombegrenzung. Reicht hierfür ein normaler 
(Vor-)Widerstand vor der Schaltung aus, oder muss so eine Widerstand vor 
jedem IC? Wenn der Strom zu groß wird, wird der Widerstand heiß und 
"verabschiedet" sich dann irgendwann. Was passiert wenn der Widerstand 
sich "verabschiedet" hat? Ist dann die Strombegrenzung auch dahin?
Was für alternativen zu einem Vorwiderstand würde es sonst geben.
Danke euch schonmal für die Antworten.

Autor: David (Gast)
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Weiss nicht wie du dir das vorstellst mit dem vorwiderstand...
aber wenn bei der VCC leitung zu einem IC ein widerstand mit x-Ohm 
einfügst, wirst du nie und nimmer eine stabile Versorgungsspannung 
erreichen (der IC braucht über die zeit nicht immer gleich viel strom) 
somit wirst du dadurch deine ganze platine verhunzen...
äh tönt zwar blöd, aber könnte es sein das du widerstand und sicherung 
verwechselst?

Grundsätzlich musst du ja nur die Ausgänge, die leitungen die von der 
platine weggehen und von einem ic oder transistor auf der platine 
getrieben werden gegen kurzschluss sichern. Da wäre das einfachste 
gleich kurzschlusssichere treiberbausteine einzusetzen :-)

Autor: Gast (Gast)
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Naja mein Ziel ist halt folgendes. Wenn ein Kurzschluss entsteht möchte 
ich vermeiden, das an den Bausteinen zu hohe Ströme anliegen und diese 
ggf. zerstört werden.
Wie soll man dies nun machen? Widerstand oder Sicherung?
Ich hätte mir gedacht das ich den max. benötigten Strom aller Bausteine 
auf der Schaltung addiere und dann kurz oberhalb dieser Grenze den Strom 
begrenze.

Autor: munter (Gast)
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> Ich hätte mir gedacht das ich den max. benötigten Strom aller Bausteine
> auf der Schaltung addiere und dann kurz oberhalb dieser Grenze den Strom
> begrenze.

Wenn, dann kurz UNTER dieser Grenze. ;-)
Aber eine (flinke) Sicherung wäre wohl das Mittel zur Wahl.

Autor: Gast (Gast)
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Unter dieser Grenze? Ich dachte das ich den Bausteinen schon ihre 
maximal benötigen Ströme zur Verfügung stellen muss oder nicht?
Die Sicherung wird dann aber zwischen Netzteil und Platine eingebaut 
oder?

Autor: munter (Gast)
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Es sind minimal benötigte und maximal zulässige Ströme, soweit ich 
das kenne...
Man darf also den Maximalwert an Strom, der im Datenblatt steht nicht 
überschreiten. Sonst geht der IC hopps.
Und die Sicherung kann man vor die Platine machen. Im Netzteil sollte 
aber eh eine drin sein, so würde ich es machen.

Autor: SiMa (Gast)
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Also wenn ein Kurzschluss passiert, wo soll der passieren? An den 
Eingängen Deiner ICs oder zwischen Versorgungsspannung und GND?

Autor: Gast (Gast)
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Nein natürlich nicht an den ICs. Da aber mehere Schaltungen mit einander 
verbunden sind und man ja mal einen Fehler bei der Verkabelung machen 
kann, kann ja ein Kurzschluss entstehen. Und wenn dies passiert will ich 
vermeiden das die Bausteine beschädigt werden.

Autor: max (Gast)
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Autor: avion23 (Gast)
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Stichwort Konstantstromquelle mit Spannungsbegrenzung.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Nein natürlich nicht an den ICs. Da aber mehere Schaltungen mit einander
>verbunden sind und man ja mal einen Fehler bei der Verkabelung machen
>kann, kann ja ein Kurzschluss entstehen. Und wenn dies passiert will ich
>vermeiden das die Bausteine beschädigt werden.

Frage:

Ich habe einen Drehstrommotor mit 250W am NEtz. Der Nennstrom beträgt 
also etwa EIN Ampere. Die Drahtstärke der Motorwicklung ist genau für 1A 
ausgelegt.

Wielange kann der Motor bzw. die Wicklung einem Kurzschluss an den 
Anschlussklemmen des Motors standhalten??

Selbes PRoblem..

Autor: Ulrich P. (uprinz)
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Es gibt drei Arten der Sicherung gegen die zwei angesprochenen Arten der 
Fehler:
1) Generelle Schadensbegrenzung bei Defekt einer Baugruppe:
Hier ist eine Sicherung auf der Baugruppe die richtige Wahl. Sind solche 
Fehler vorhersehbar, weil z.B. Zusatzkarten auf die Baugruppe gesteckt 
werden können, dann denke über eine selbstheilende Sicherung nach. 
Beispiel wäre die Multifuse, die nach einer kurzen spannungslosen 
Periode wieder freischaltet.
Verpolung: Hier gibt es zwei Möglichkeiten: Eine Shottky-Diode in der 
Zuleitung verhindert Schlimmeres bei der Verpolung, verursacht aber 
einen Spannungsabfall. Schaltet man die Diode quer zur Versorgung, 
sprengt es die Netzteilsicherung. Kompromiss wäre es zuerst eine flinke 
Sicherung am Versorgungseingang der Schaltung und direkt dahinter eine 
Diode zwischen Eingang und Masse.

2) Baugruppe mit Erweiterung:
Bietet Deine Baugruppe Steckplätze für Erweiterungen, egal ob im 
laufenden Betrieb zusteckbar oder nicht, und Du willst den möglichen 
Schaden eingrenzen, dann plaziere Mini-/Little-/Pico- oder Multifuses in 
den Versorgungszweig zum Steckplatz.

3) Signalschutz
Um sich gegen Verpolen / Kurzschließen von Signalen und damit tödliche 
Latchups zu schützen gibt es einfache und kompliziertere Wege. Nehmen 
wir an, dass alle Signale einen Pegel haben, dann sollten 
Serienwiderstände von 47R bis 100R in den Leitungen reichen um einen 
Fehlerstrom soweit zu begrenzen, dass ein Latchup Effekt nicht auftritt.
Sind neben den 3.3V/5V auch noch kräftigere Spannungen auf dem 
Verbinder, etwa eine 24V Versorgung, dann sollte auf jeden Fall eine 
schnelle Z-Diode (TAZ) zusammen mit einem Widerstand eingesetzt werden. 
(R zwischen Chip und ZD, dann an Stecker) Vorteil, neben dem Schutz 
gegen Verpolen gibt es auch gleich einen ESD Schutz.

4) Bussysteme
Es gibt für alle möglichen Bussysteme auch passende Schutzbauteile, 
teilweise in andere für den Bus notwendige Funktionen integriert. So 
findet man ein und mehrkanalige Spannungsschalter für den USB-Bus, die 
neben der reinen Schaltfunktion ( VBus On/Off) auch gleich auf 500mA 
Strom begrenzen und bei Überschreiten abschalten und das auch noch 
signalisieren. Diese Schalter sind aber nicht auf eine reine 
USB-Anwendung begrenzt, man kann sie für alles mögliche 'miss'brauchen.
Auch RS485/422 und RS232 Treiber Bausteine sind in der Regel gut 
geschützt, erst wenn man den industriell üblichen Schutzbereich 
verlassen will muss man dort mit zusätzlichen Mitteln arbeiten.
Auch aus dem SCSI Bereich gibt es etliche 8/16 Kanalige Treiber- 
Bausteine mit kurzschlusssicheren Eingängen.
Einfach mal über den Tellerand hinausschauen :)

Tip 1:
Beachte, dass Deine Schaltung und ggf. nachgeschaltete Baugruppen i.d.R. 
durch die vielen kleinen Kapazitäten einen höheren Einschaltstrom habt. 
Du musst dann entscheiden, ob du die Sicherung nahe am Nennstrom aber 
dafür langsamer auslegst oder einen höheren Strom akzeptierst dafür aber 
sehr schnell trennst bei Überschreitung.

Tip 2:
Wenn Du integrierte DC/DC Wandler einsetzt, so gibt es einige mit 
integrierter Schutzfunktion. Dabei ist aber zu beachten, wie der DC/DC 
sich im Fehlerfall verhält. Es gibt Typen, die automatisch immer wieder 
neu starten und solche die einfach abschalten und erst auf einen 
externen Impuls oder einen PowerCycle hin neu starten. Der automatische 
Restart ist nicht immer sinnvoll, da damit auf lange Sicht hin die 
Bauteile doch gegrillt werden. Andererseits ist er von Vorteil, wenn 
i.d.R. die Beseitigung eines Kurzschlusses absehbar ist und anderweitig 
eine dauerhafte Beschädigung der Baugruppe verhindert wird.

Autor: SiMa (Gast)
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Also wenn die einzige Kurzschlussgefahr ein Kurzschluss zwischen 
Versorgungsspannung und GND ist, dann brauchst Du keine Absicherung 
Deiner ICs, denn denen kann dann nichts passieren. "Lediglich" Deine 
Spannungsversorgung wird unter Umständen den Dienst quittieren.
Also sichere Deine Versorgungsspannung, den ICs kann so nichts 
passieren.

Autor: Gast123 (Gast)
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Und es klingt so als wäre es für einen Laboraufbau. Da hat man eh ein 
Labornetzteil mit integrierter Strombegrenzung.

Autor: Gast (Gast)
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Da hast du schon recht....es handelt sich um einen Testaufbau mit 
Labornetzteil. Wenn man aber die Strombegrenzung nicht korrekt 
eingestellt ist ist das blöd. Hatte leider einen Kurzschluss, der mir 
nicht nur den Spannungsregler zerstört hat, sondern auch andere Bauteile 
beschädigt hat. Da die Bauteile mit 5V arbeiten und kurzzeitig 15V 
anlagen, denke ich nicht das die Spannnung die Bausteine beschädigt 
haben, sondern die fließenden Ströme. Aus diesem Grund will ich eine 
Strombegrenzung. Oder sind meine überlegungen falsch?

Autor: SiMa (Gast)
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Wie kann man durch einen Kurzschluss zwischen Versorgungspsannung und 
GND eine Spannung von 15V statt 5V erzeugen? Versteh ich nicht...

Oder hat jemand statt 5V idiotischerweise 15V angelegt? Dann brauchst Du 
eine Spannungsbegrenzung

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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In dem Fall:

Auf jedes Modul eine 5.6V Z-Diode zw. Vcc und GND.

Wenn Spannung zu hoch oder verkehrt gepolt leuchtet die 
Strombegrenzungs-LED am Netzteil.
Wenn die Strombegrenzung auch noch falsch ist, hat man ne Vorwarnung mit 
Rauchfahne und Gestank, und kann noch schnell den Stecker ziehen, bevor 
die Chips alle kaputt sind.

Autor: EinGast (Gast)
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@Mathias Lipinsky

Wenn die Anschlussklemmen des Motors kurzgeschlossen werden, (und es 
liegt Netzspannung an) fliegt die Sicherung. Der Motor kann dabei nicht 
beschädigt werden, auch wenn die Sicherung drinnen bleibt.

EinGast

Autor: Gast (Gast)
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Also es passierte folgendesmaßen.....Ich hatten ein ganz normalen 
kurzschluss. Dieser verursachte aber leider das ein Spannunsgregler 
(15V->5V)
abrauchte....und deshalb lagen an den folgenden Bausteinen nicht mehr 5V 
an, sondern 15V. Somit sollte es klaren sein.
Damit so ein Fehler nicht nocheinmal Schaden auf die Bauteile ausüben 
kann, will ich jetzt halt ne Sicherung zwischen bauen (zu solange es 
noch ein Tesaufbau ist). Leider hatte ich zu diesen Zeitpunkt kein 
Lobarnetzteil verwendet und somit wurder der Strom erst bei 4A begrenzt, 
als die Sicherung des Netzteils gekommen isr.

Autor: chilipower (Gast)
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Kauf Dir einen Spannungsregler der kurzschlussfest ist.

Autor: Gast (Gast)
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Hab ich jetzt auch, aber ein ein bissel Sicherheit mehr will ich schon 
haben.
Werde jetzt einfach ne flinke Sicherung einsetzten.....müsste soweit ich 
das verstanden habe gehen.

Autor: Gast123 (Gast)
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Die Strombegrenzung am Netzteil stellt man auch nicht falsch ein. Das 
kontrolliert man doch. Wenn ständig Leute an deiner Schaltung und deinem 
Netzteil rumdrehen ist natürlich blöde, aber dann muss man halt jedes 
mal vor Einschalten kontrollieren.

Gut, ab und zu mal Sicherung tauschen ist vielleicht bequemer.

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