Hallo zusammen.
Für mein aktuelles Projekt möchte ich für die Spannungsversorgung eine
Schutzbeschaltung realisieren. Folgende Funktionen soll sie erfüllen:
-Verpolungsschutz
-Überspannungsschutz
-Einschaltstrombegrenzung
nachgeschaltet ist ein Schalt Regler mit Kondensatoren, sowie Relais,
diese ziehen aber erst nach Start an. Also Hauptsächlich kapazitive last
um die 150-200µF. Allerdings sollte die Schaltung im Idealfall als
Design block für zukünftige Projekte mit anderen lasten herhalten.
Anbei ein Schaltplan mit einer möglichen Lösung.
-Nach Anlegen der Spannungsversorgung werden die Kondensatoren an +24V
des Schaltreglers über R4 und R5 geladen
-mit steigender Ladung der Kondensatoren lädt C22 bis der Mosfet
durchschaltet. D33 soll die Spannung am Gate auf 18v begrenzen.
-Bei Verpolung Schließt D35 den kreis über R5 und F1 kurz bis F1
auslöst.
-Bei Überspannung das gleiche. zusätzlich soll D34 R4 überbrücken wenn
im Einschaltmoment durch den Spannungsteiler an R4 und R5 weniger als
30V an D35 anliegen, der Mosfet aber schon durchschaltet.
-R4, und demnach auch D34 könnte man je nach Trägheit von F1 auch
weglassen, würde ich aber erst mal im Layout einplanen.
-Bei D35 bin ich mir unsicher welche Leistung hier notwendig ist.
-F1 ist eine rückstellende ptc Sicherung. Auslösung erfolgt thermisch,
laut Datenblatt nach etwa 100ms.
Da ich noch nicht so viel Erfahrung in der Schaltungsentwicklung habe,
wollte ich meine Schaltung mal vorstellen, ob es dazu Anmerkungen gibt.
Dein Verpolschutz funktioniert sicher nicht. Bei verpolung wird die body
diode leitend. R3 ist wesentlich zu groß. Das langsame einschalten kann
den mosfet zerstören. Bei Überspannung sterben wahlweise D34, D35,
Mosfet. D33, C22 müssen an V-IN.
Das funktioniert nicht.
danke für die Hilfe.
Das mit der Body Diode habe ich übersehen. was wäre am sinnigsten den
Verpolungsschutz zu realisieren? ein zweiter Mosfet verkehrt herum?
inwiefern würde Überspannung die Bauteile zerstören? ich hätte vermutet
dass bei ausreichender Dimensionierung die Sicherung schnell genug
auslöst, und den Bauteilen nur kurz warm wird.
D33 und C22 wollte ich nach den widerständen anschließen, um
sicherzustellen, dass die Angeschloßenen Kondensatoren schon teilgeladen
sind. inwiefern wäre das nachteilig? Um Den geplanten Überspannungs und
Verpolschutz nicht zu umgehen müssten die anderenfalls zwischen F1 und
R5?
Wie groß C22 und R3 sein müssen, damit der Mosfet sauber durchschaltet
muss ich noch schauen.
Ich hab das ganze mal überarbeitet.
-einen 2. Mosfet in Reihe, um den Verpolungsschutz zu realisieren
-einen Triac, der den Kurzschlußstrom im Fehlerfall schaltet
-F1 trennt im fehlerfall jetzt die ganze Schaltung
-die werte wurden angepasst.
würde das soweit funktionieren, oder gibts da noch Probleme?
Hallo,
wie wäre ein Verpolungsschutz mit klassischer Diode?
Überspannungsschutz mit TVS Diode?
Kurzschlussschutz mit Sicherung?
Edit:
du kannst auch nach "elektronische Sicherung" suchen
Beginne mit simulieren z.B. in LTSPICE oder sowas. Das ist zwar erstmal
etwas mühsam reinzufinden, aber es ermöglicht schaltungsideen
durchzuprüfen ohne was kaputtzumachen.
Hab das ganze mal versucht in Eagle zu simulieren. ist in der tat
äußerst mühsam reinzufinden...
Anbei ein schaltplan zur simulation, sowie zwei plots. Einmal mit einem
spannungsanstieg auf 50V. ab 30v schaltet die z diode den mosfet,
welcher dann f1 kontrolliert zum auslösen bringt. Leider konnte ich die
sicherung nicht simulieren. Laut Datenblatt würde diese bei dem
anliegenden strom nach etwa 50ms auslösen. Bei kleinerem R2 könnte man
auf 10ms kommen. Für überspannung sollte das ausreichen, aber bei
verpolung bin ich mir unsicher...
Beim normalen anlegen der 24V wird der lastkondensator erst über R1
geladen, und dann schaltet der Mosfet durch.
sieht das soweit OK aus, oder muss ich noch was anpassen?
Reicht denn dafür nicht eine Schottky-Diode, in Reihe mit einer realen
Schmelzsicherung, dahinter eine Leistungs-ZD, ggf in Verstärkung mit
einem Thyristor, und ergänzt durch die Schaltung eine elektrischen
Sicherung, um nur selten die Si wechseln zu müssen?
Dieter D. schrieb:> Reicht denn dafür nicht eine Schottky-Diode, in Reihe mit einer realen> Schmelzsicherung, dahinter eine Leistungs-ZD, ggf in Verstärkung mit> einem Thyristor,
Richtig. Und als erstes muss spezifiziert werden, für welche
Überspannungen und Verpolungen der Schutz greifen soll.
Es ist ein Unterschied, ob man die Sache für +/-60 Volt auslegt, oder
Netzspannungsfest bekommen möchte.
Und wem die 100 Milliwatt an einer Schottky-Diode zu viel sind, kann da
einen P-Mosfet mit etwas Hühnerfutter ringsrum einbauen.
Nach ein paar ähnlichen Versuchen hab' ich den LTC4364-2 gefunden. Der
erfüllt anscheinend alle Wünsche im SO-16 Gehäuse. Die ltspice-Datei ist
irgendein Zwischenstand, die Einzelheiten muss man nicht so ernst
nehmen, besonders die diversen Verbraucher.
Das wichtigste ist der verpolungsschutz mit 24V. Der muss zu 100%
funktionieren.
Die überspannung ist eher unwahrscheinlich. Wenn es dazu kommt wäre es
dennoch schön wenn nicht die gesamte schaltung abraucht. Wie realistich
hier ein zuverlässiger schutz gegen netzspannung ist kann ich nicht
einschätzen.
Auch wahrscheinlich ist, das mehrere geräte mit 100 -200 uF parallel an
die gleichen 24V kommen. Deshalb der "soft start".
Die etwa 9€ für den LTC sind mir ehrlich gesagt deutlich zu teuer.
Auf schmelzsicherung wollte ich verzichten, da eine zugänglichkeit im
eingebauten zustand micht möglich ist, und mit großem aufwand verbunden
wäre. Es wäre also sehr schön wenn es eine selbstrückstellende sicherung
wäre. Ein kleines nadelloch zum mechanichen rückstellen wäre
realisierbar.
Hatte mir auch schon mal schottky dioden mit 0.1 -0.2 V angeschaut. Das
wäre als verpolungsschutz auch in ordnung. Die käme dann direkt hinter
der sicherung.
Den mosfet q2 wollte ich als thyristor bzw triac machen. Hatte aber kein
spice modell gefunden.
Schaue mir das mit der elektronichen sicherung nochmal an. Ich denke mal
das die genauer und schneller sind?
Was spricht denn gegen diese P-Kanal Schaltung, rein als
Verpolungsschutz? Genau genommen muss der FET bzw. eine Diode nämlich
die doppelte maximale Eingangsspannung sperren können - falls dahinter
ein geladener Elko hängt. Der IRF5305 hier ist mit 55V schon verdammt
knapp.
Gibt es wirklich Dioden mit so hoher Sperrspannung und ≤0.2V bei
mehreren Ampere? P-Kanal-FETs, die das können, gibt es allerdings auch
nicht so oft.
Bauform B. schrieb:> Genau genommen muss der FET bzw. eine Diode nämlich> die doppelte maximale Eingangsspannung sperren können - falls dahinter> ein geladener Elko hängt.
Alles Quatsch.
Der FET leitet nämlich schon, bevor die verpolte externe Spannung
eingeschaltet wird. Der Elko wird entladen, der Strom wird nur durch die
externe Quelle begrenzt. Der FET sperrt nicht, der Verpolungsschutz
funktioniert nicht!
schutz.png
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