Hallo zusammen,
um zur allwöchentlichen Debatte "wie versorge ich meinen
ATmega/sonstigen uC aus dem Kfz-Bordnetz?" mal etwas Konstruktives
beizutragen, habe ich eine Referenzschaltung in SMD entworfen. Kriterien
beim Entwurf waren:
- Spannungsfest gegenüber Kfz-Störungen und einigermaßen konform zur
ISO16750-2
- SMD einseitig (so muss man nicht bohren)
- Bauteile bei Reichelt verfügbar
- Von Hand ohne Probleme auch für Grobmotoriker lötbar (nicht jeder mag
TSSOP löten)
Herausgekommen ist die angehängte Schaltung, die bis 27V
dauerspannungsfest ist und darüber hinaus die gängigen Load-Dump- und
sonstigen Impulse abkönnen sollte. Der LM2931 kann 5V/100mA liefern, das
reicht für die meisten µCs. Wer 3,3V braucht, nimmt die 3,3V-Variante
des Bausteins (ist leider bei Reichelt nicht im Programm).
Der Rest der Schaltung ist reichlich groß dimensioniert und hat mit dem
Pi-Filter eine großzügige Angstreserve drin. Wer in seinem
Kfz-Bastelgerät noch weitere Spannungsversorgungen braucht, kann sich an
C5 bedienen und einen weiteren Spannungsregler dahinterhängen, das kann
die Schaltung locker ab.
Bauteile:
1
C1 - 10 nF 0805 Keramik, Schutz gegen kleinere Störungen direkt am Eingang.
2
D2 - BAR43, Längsdiode als Verpolschutz (leider habe ich mit SOT23 nur ein Schottky-Symbol gefunden, ist aber eine Si-Diode)
3
D1 - P6SMB27A, Zenerdiode mit 27V zum Schutz gegen Impulse
4
C2/C4 - 100 nF 0805 Keramik, Bestandteile des Pi-Filter und Eingangs-C des LM2931
ein kleiner Verbesserungsvorschlag von mir:
da die Eingangsspannung auch bis +100V spitze hergeben kann, finde ich
dein BAR43 für D2 ungeeignet.
Mein ersatz Vorschlag:
BAS 19 SMD
der ist pinkompatibel und bis 100V fest, und auch von Reichelt :-) zum
gleichen preis.
Max G. schrieb:
[...]
Du hast da zwei Dinge durcheinandergeworfen. Einmal
Industriekonformität:
> - Spannungsfest gegenüber Kfz-Störungen und einigermaßen konform zur> ISO16750-2
Dafür genügt die Schaltung nicht, da einerseits die Eingangsdiode nicht
ausreicht, andererseits nach der Konformitätsprüfung nix mehr geht, weil
D2 durch bzw D1 durch ist.
Andererseits:
> [...] in seinem Kfz-Bastelgerät [...]
Dafür ist dieser ganze Brimborium völlig unnötig, da nicht mit
realitätsfremden Monsterpulsen getestet werden muß.
ich habe mal Spannungspitzen an verschiedenen Bauteileln getestet. Da
habe ich einige 100uF auf max 110V aufgeladen und auf ein 13V Netz
gegeben:
->Zehnerdioden (1,3W) gehen direkt kaputt
-> Suppressordioden( in unserem Falle eine P6KE24C )halten Entladungen
bis ca. 1.3J aus. Sie verursachen fast keinen Spannungseinbruch nach dem
Spannungsregler.
-> Varistoren(S14K20) sind sehr robust und halten auch auch größere
Entladungen aus, jedoch lassen sie höhere Ausgangsspannungen zu und es
entsteht nach dem Spannungregler ein kleiner Spannungseinbruch.
Zum Vergleich habe ich mal die Schaltung, und je ein Oszibild mit
verwendung einer Suppressordioder und einem Varistor hochgeladen.
C_test=220uF und V_test=100V
Max G. schrieb:> - Spannungsfest gegenüber Kfz-Störungen und einigermaßen konform zur> ISO16750-2
ISO 7637 meinst Du.
> Herausgekommen ist die angehängte Schaltung, die bis 27V> dauerspannungsfest ist und darüber hinaus die gängigen Load-Dump- und> sonstigen Impulse abkönnen sollte.
Der clamped loaddump wird heutzutage mit dem VDS gefahren. D.h. da
kommen bis zu 80A raus. Insofern hilft nur eins: Deine Schaltung muss
35V aushalten und die Diode klemmt bei 36V (P6SMB36A).
Für den Verpolschutz würde ich eine S1J nehmen, die geht nicht hoch
falls durch die Zenerdiode doch mal Strom fliesst.
Und wenn die Leiterplatte 2mm breiter werden darf, dann könntest Du die
Masse oben zumachen. Dann klappt's auch mit der Störfestigkeit.
Patrick
Micha H. schrieb:> Dafür genügt die Schaltung nicht, da einerseits die Eingangsdiode nicht> ausreicht, andererseits nach der Konformitätsprüfung nix mehr geht, weil> D2 durch bzw D1 durch ist.
Kannst Du das mal weiter ausführen? Was genau killt die Dioden?
Die mangelnde Spannungsfestigkeit der BAR43 hatte PICfan schon bemängelt
und einen Ersatzvorschlag gemacht. Du hast aber im Prinzip recht: die
Längsdiode ist ein bisschen mager dimensioniert. Daher Variante 2 mit
einer S1D im DO214AC anbei.
Ich habe die Load-Dump-Energien für die Suppressordiode nicht
durchgerechnet. Die gängigen Suppressordioden können aber eine Menge ab,
auch jenseits der Datenblattwerte. Wer bezüglich Impulsfestigkeit immer
noch Angst hat, kann sich auch einen D2PAK draufnageln, da sieht es bei
Reichelt nur ein bisschen mau aus.
Max G. schrieb:>> D2 durch bzw D1 durch ist.>> Kannst Du das mal weiter ausführen? Was genau killt die Dioden?
Beim Überspannungspuls ist der Strom nur durch die Bahnwiderstände
begrenzt. Da D2 gerade mal für 200mA spezifiziert ist...
Jetzt klar?
Micha H. schrieb:> Max G. schrieb:>>> D2 durch bzw D1 durch ist.>>>> Kannst Du das mal weiter ausführen? Was genau killt die Dioden?>> Beim Überspannungspuls ist der Strom nur durch die Bahnwiderstände> begrenzt. Da D2 gerade mal für 200mA spezifiziert ist...> Jetzt klar?
Ja. Ich gehe nochmal rechnen, wenn ich den Messaufbau aus der ISO16750
zusammen habe. Wenn ich mich recht erinnere, hat die Impulsquelle auch
eine gewisse Ausgangsimpedanz.
wenn D1 leitend wird fließt der Strom von + über D2 und D1 zur Masse und
die Bauteile bzw. Leiterbahn brenne dir durch.
D2 durch einen Widerstand ersetzen oder einen Widerstand in Reihe
setzten damit du deinen Verpolschutz nicht opferst. Wenn jetzt D1
leitend wird fällt am Widerstand die Spannung entsprechend auf den
Durchbruchwert der Diode ab. Kennt den Widerstand deine Spule L1 nicht
aber evtl. kannst du diese nach D2 setzen und Sie erfüllt dann beide
Zwecke, den der Spule und den des Begrenzungswiderstandes. 2 100nF
Kondensatoren reichen, einmal vor und nach dem Spannungsregler. Dem LC
Filter würde ich hingegen etwas impulsfestes ale FKP spendieren.
Lustig ist ja das du keinerlei Tests gemachst hast aber deiner Schaltung
ein bestehen irgendwelcher Prüfnormen bescheinigst. Zumindest mal den
Überspannungstest hättest machen können.
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