Wie funktioniert diese MOSFET Schaltung als Strombegrenzer

Martin B. schrieb:

Wie funktioniert diese Schaltung grundsätzlich und wie wird die Begrenzung auf 13A gelöst?

Ein nicht ganz durchgesteuerter MOSFET begrenzt den Strom ähnlich einer Konstantstromquelle, man muss also nur durch ein RC-Glied dafür sorgen, dass die Gate-Spannung beim Einschalten langsam steigt.

Die Z-Diode verhindert dann, dann nach dem Ansteigen die UGS nicht über 20V geht.

1

---+----+--IRF4905---

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 ZD15  1uF    100R

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   +----+------+

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       220k

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9

--------+----------

Die Schaltung ist aber Scheisse weil a) der Strom sehr toleranzabhängig vom MOSFET ist, man muss also den passend selektieren. b) nach dem Einschalten erst mal nichts passiert bis die UGS auf UGS(th) gestiegen ist c) der Übergang von aus nach voll ein dann eher schnell erfolgt also 4 Sekunden Pause für 1 Sekunde Strombegrenzung oder so d) die Strombegrenzungszeit von der Betriebsspannung abhangt, doppelt so hoch, hslb so lang.

Billigpfusch der nur annähernd (sehr kurzzeitig) das tut was versprochen wurde.

Ich sehe da gar keine Wiederstände. Ohne die Schaltung zu kennen, läßt sich folgendes schon sagen: Eine echte Strombegrenzung, die bei 40V kontinuierlich 7A durchläßt, müßte ständig 40Vx7A=280W in dem Transistor verheizen. Das ist allerdings ein Ding der Unmöglichkeit, der gezeigte Transistor ohne jede Kühlung ist für ca 1W Verlust gut. Vit ist es aber auch gar keine echte Strombegrenzung, sondern eine elektronische Sicherung, die bei Überstrom abschaltet. Damit stelt sich die Frage: Was genau suchst Du?

Ich sehe da gar keine Wiederstände. Ohne die Schaltung zu kennen, läßt sich folgendes schon sagen: Eine echte Strombegrenzung, die bei 40V kontinuierlich 7A durchläßt, müßte ständig 40Vx7A=280W in dem Transistor verheizen. Das ist allerdings ein Ding der Unmöglichkeit, der gezeigte Transistor ohne jede Kühlung ist für ca 1W Verlust gut. Vit ist es aber auch gar keine echte Strombegrenzung, sondern eine elektronische Sicherung, die bei Überstrom abschaltet. Damit stelt sich die Frage: Was genau suchst Du? Laberkopp war schneller - und dürfte Recht haben in seinem vernichtenden Urteil

Mark S. schrieb:

Vit ist es aber auch gar keine echte Strombegrenzung,

Ist es auch nicht, es ist eine Einschaltstrombegrenzung. Solange die 40V anliegen, fließen keine 7A und wenn die fließen, dann ist die DS-Spannung schon viel niedriger.

Mark S. schrieb:

Ich sehe da gar keine Wiederstände.

Ja, aber Widerstände: R1 und R2 ...

Martin B. schrieb:

Wie funktioniert diese Schaltung grundsätzlich und wie wird die Begrenzung auf 13A gelöst?

Ich werfe mal die angehängte Schaltung in den Ring. Da ist der Verlauf fast genau wie in der Originalschaltung und der C2 ist auch untergebracht.

Mark S. schrieb:

Eine echte Strombegrenzung, die bei 40V kontinuierlich 7A durchläßt, müßte ständig 40Vx7A=280W in dem Transistor verheizen.

Bei einer Einschaltstrombegrenzung geht es um die Energie und nicht um die Leistung. Der Puls ist so kurz, dass die Wärme so schnell gar nicht aus dem Chip raus kommt.

Wenn man einen Transistor dazupackt, geht das auch kontrolliert. Verliert aber 0.7V am Shunt, wenn volle Leistung gezogen wird.

Screenshot ist für ca. 48V/10A dimensioniert, zum Begrenzen des Kondensator-Ladestroms (~20mF). Kühlung des FET ist dabei nebensächlich, die Kondensatoren sind voll bevor die Hitze überhaupt am Gehäuse ankommt. Shunt war als 2× 0R1 SMD in 2512 ausgeführt, hat auch keine Hitzeprobleme in der Anwendung.

Für Dauerleistung muss das natürlich anders berechnet werden.

Εrnst B. schrieb:

Wenn man einen Transistor dazupackt

Ja, das wäre eine wesentlich schlauere Schaltung, aber 13A über 0.7V gind dann doch nicht.

Die Schaltungen haben irgendwo alle das Problem, dass sie entweder nur Kurzschlüsse aushalten (aber oft keine Überlast), oder von Tolaranzen abhängig sind. Eine Schaltung zu bauen, die Überströme unter allen Umständen sauber behandelt (=ohne magic smoke) ist nicht trivial.

Für einen einfachen Kurzschlussschutz würde ich etwas in der Art empfehlen: https://www.mouser.de/datasheet/2/115/DIODS21825_1-2541911.pdf

Oder einfache High-Side-Switches wie solche: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BTS740S2-DS-v01_00-EN.pdf?fileId=5546d4625a888733015aa390ea280fe0

Von solchen IC gibt es eine Menge, für alle möglichen Spannungen und Ströme. Auch solche, mit einigermaßen präzisen Stromlimits.

Im Prinzip machen die auch nicht viel anderes als die Schaltungen, aber sie eine zuverlässige Übertemperaturabschaltung und im Datenblatt garantierte Werte. Das deckt dann alles ab. Schalten, Inrush, Überlast, Kurzschluss und so weiter. Oft auch induktive Lasten. Diese IC sind speziell für Anfänger auch einfacher zu handhaben, also diskret aufgebaute Schaltungen. Und es ist halt auch nur ein einzelnes Bauteil, das nicht mal teuer sein muss.

@ArnoR: Das muß sie wohl sein. Turbo-reverse-engineered. :-)

Ok, geben tut es zum Glück schon fast /alles/ - und klar, mit allen Schikanen. Jedoch braucht man gar nicht immer alles.

Angenommen, es ginge (laut Topic) nur um Inrush.

@Ernst: Das wäre bei kleineren Leistungen/Strömen weniger ein Ding. Aber HIER war Thema: Inrush (und Dauerstrom) ein wenig höher.

Zwar verstehe ich daß man sowas nicht "verkomplizieren" will und daher am liebsten ohne IC auskäme, aber:

Imho käme für höhere Leistungen/Ströme allein die Verstärkung mittels OPV in Frage. Und auch wenn (oder grade weil) es hier ja gar nicht auf exakte Stromwerte ankommt.

Option: Den Lowside-Shunt (samt dessen P_tot) sparen - statt dessen Spannungsfall einfach nur den an U_DS/Fet auswerten... Anforderungen an den OPV entspr. der Anwendung minimalst.

(Außerdem könnte dieser meistens einfach via U_ein versorgt werden, so lange U_ein <= U_supply(max). Man muß ja keinen 5V OPV ("Single Cell Application" oder sowas) für 12V Rails nutzen wollen.)

Setzte man alles Lowside, tät's hier locker ein alter LM358. Und vor allem reichte dann auch ein günstigerer N-Kanal Fet.

Für P-Kanal Highside reichte nicht jeder LM358 (manche davon kommen Ausgangs elend schlecht in Richtung pos. Rail, sogar noch schlechter als Eingangs). Jeder nur /minimal/ bessere - und gleich direkt mit "RRIO (Rail-to-Rail-Input-and-Output)" beworbene OPVs sowieso.

Dürften viele eh schon daheim haben, was man dafür brauchte. Oder übersehe ich was Wesentliches? Bitte um Kritik.