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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PNP Schaltausgang kurzschlussfest


Autor: Stefan_KM (Gast)
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Hallo zusammen.

Ich möchte gern einen PNP Schaltausgang realisieren für 0,1mA. Dieser 
muss kurzschlussfest sein. Wenn ich also den Ausgang kurzschließe, darf 
nix kaputt gehen.

Wie stelle ich das Ganz am Besten an?

Ich habe variable Betriebsspannungen von 12-36VDC. Diese Spannung wird 
am Schaltausgang ausgegeben. Geschaltet wird mit einem Transisotr, der 
von  einem ATMega64 angestuert wird.

Hat jemand einen Vorschlag wie ich die Schaltung aufbauen könnte?

Vielen Dank

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>...0,1mA.
Da sollte ein Widerstand im 10kOhm-Bereich reichen.

Oder sind gar 0,1A gemeint?
Dann ist das etwas mehr Aufwand.
Das wären dann immerhin bis zu 3,2 Watt Verlustleistung.

Autor: Optimierer (Gast)
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Strombegrenzer 0,1mA, dann ist er automatisch kurzschlussfest (da auch 
in diesem Fall kein höherer Strom fließen kann).

Autor: Stefan_KM (Gast)
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Sorry,

ich meinte natürlich 0,1A.

Danke

Autor: Stefan_KM (Gast)
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Ich hatte an einen PTC gedacht. Der wird hochhmig, wenn er zu heiß wird. 
Jedoch ist das Ganze viel zu träge.

Wer weiß Rat?

Autor: Christian Erker (DL3CE) (Gast)
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Schaltbare Konstantstromquelle ... solang die Last den Maximalstrom 
nicht erlaubt, kommt die volle Ausgangsspannung (- Verluste ca. 1V) am 
Ausgang an, wird die Last niederohmiger, wird der Strom geregelt. Eine 
einfache Version aus 2 Dioden, Emitterwiderstand und Basiswiderstand 
sollte reichen.

Schaltbild kann ich leider gerade nicht zeichnen..

Gruß,
Christian

Autor: Christian Erker (DL3CE) (Gast)
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http://www.ferromel.de/tr6/Iconst3x_u.gif

Bild 1a)

Den Basiswiderstand schaltest du mit einem NPN nach Masse, diesen 
steuerst du ganz normal mit wwi. 10 k Basisvorwiderstand vom AVR aus.

Autor: Tobi (Gast)
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Was für ein Transistor ist das denn? Wieviel Verlustleistung kann er?
Geht auch eine elektronische Sicherung? Heißt Kurzschlußfest, dass die 
Schaltung nur nicht kaputt geht, oder dass die Eingangsspannung im Falle 
eines Kurzschlusses nix davon mitbekommen soll?
Meine Idee:
Mit dem Mega64 seinem Komparator eine Trigerschwelle auslösen lassen und 
dann abschalten. Nutze z.B. einen Widerstand (ca. 1 Ohm) als Sensor.
oder ganz einfach:

Wenn die Spannung zusammenbricht macht der ATmega einen Reset und alle 
Pins sind hochohmig. Mit PullUp/Down kann man dann eine Abschaltung 
realisieren.

Autor: PicPic (Gast)
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Stefan_KM (Gast)

Welche Grenzen möchtest du einhalten.

100mA   +- ca 10mA  oder?
Kann die Verlustleistung von ca 3,6W  max "verbraten" werden.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Ich hatte an einen PTC gedacht...
Das ist für den langfristigen Schutz ganz ok (genauso wie z.B. eine 
Polyfuse).

Für den Ausgang selbst sollte aber eine Strombegrenzung ähnlich wie im 
Bild eingesetzt werden.
Hier gilt ca. R2 = 1,5V/Imax = 15Ohm
Aber wie gesagt: Der Transistor Q2 muss die max. 3 Watt (32V*0,1A) 
verheizen können.


Das Bild ist von Falk Brunner aus dem
Beitrag "Re: Strombegrenzt schalten"

Autor: PicPic (Gast)
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@ Lothar Miller (lkmiller)
Achtung
nur bei Konstanter Betriebsspannung ist I auch etwa Konstant.
Nicht geeignet bei U 12-36 V

Autor: Tobi (Gast)
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Bei 15 Ohm Serienwiderstand würde ein Spannungsabfall von 1,5V (bei 
100mA) auftreten. Darf das denn sein?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@PicPic (Gast)

>nur bei Konstanter Betriebsspannung ist I auch etwa Konstant.
>Nicht geeignet bei U 12-36 V

Nöö, das passt schon. Sind ja zwei Stromquellen. Ausserdem ist die 
Schaltung von mir ;-)

MFG
Falk

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>>Achtung nur bei Konstanter Betriebsspannung ist I auch etwa Konstant.
>>Nicht geeignet bei U 12-36 V

Doch, doch, das geht in weiten Grenzen gut:
der AVR steuert den Q1 mit 5V an, durch den Emitterwiderstand R3 haben 
wir eine (erste) Konstantstromquelle mit ca. 2mA (4,3V/2,2kOhm). Durch 
diese 2mA kann am R1 max. 2V abfallen. Zusammen mit Q2 und dessen 
Emitterwiderstand R2 haben wir eine zweite Konstanstromquelle mit 100mA.

Eine Spannungsabhängigkeit taucht hier nirgends auf.
Natürlich muss die Spannung (hier mit +24V gekennzeichnet) größer sein 
als 4,3V (über R3) + 2V (über R1) + Uce (über Q1), sonst funktioniert 
die Schaltung (die Konstantstromquellen) sowieso nicht.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Die Schaltung im übrigen noch den Vorteil, dass Q1 im linearen Bereich 
betrieben wird. Deshalb ist das Abschalten viel schneller, als wenn z.B. 
der Emitter von Q1 an Masse wäre und ein Basiswiderstand eingesetzt 
würde (Stichwort Sättigung).

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Bei 15 Ohm Serienwiderstand würde ein Spannungsabfall von 1,5V (bei 100mA) 
>auftreten. Darf das denn sein?
Die Frage muß dem Entwickler gestellt werden.
Der Spannungsabfall würde nicht nur auftreten, der wird auftreten,
denn sonst würde die Schaltung nicht funktionieren
(Aaah, ich liebe den Konjuktiv).

An einer Sicherung würde beim Schalten übrigens die
gesamte Spannung abfallen ;-)

Autor: Wolf (Gast)
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>(Aaah, ich liebe den Konjuktiv).

Kon junk tiv.

Autor: PicPic (Gast)
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@Falk Brunner (falk)

>Nöö, das passt schon. Sind ja zwei Stromquellen. Ausserdem ist die
>Schaltung von mir ;-)

Hatte aber vorher bei dir nachgesehen!

Du hast aber recht.
Trotzdem wäre es wichtig zu wissen welche Stromtoleranz erwartet werden.


Ich hatte R1 immer durch eine z-,Leucht-, oder Normaldiode ersetzt.
(höhere Genauigkeit)

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Kon junk tiv.
 Junk?
 der ist gut  ;-)

Bei mir auf der Tastatur ist das N kaputt.
Mal geht es ud mal icht.

Autor: Lupin (Gast)
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http://www.mikrocontroller.net/attachment/37211/st...

So hatte ich das gelöst (auch aus meinem Thread zum strombegrenzten 
schalten.

Funktioniert eigentlich recht gut. Mit dem Spannungsfall von rund 0,7 
Volt bei maximalen Nennstrom wird man leben müssen, es sei denn man 
realisiert das mit einem Operationsverstärker.

Autor: Stefan_KM (Gast)
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Die Stromtoleranz ist nicht so wichtig. Aber mehr +- 10mA sollten es 
nicht sein.
Ein gewisser Spannungsabfall ist sowieso nicht zu vermeiden. Daher ist 
eine Spanungsabfall in der Größenordnung 2V ok (auch bei 12V 
Versorgung).

Danke erstmal für eure Ideen.
Werde mal einiges ausprobieren.

Danke

Autor: Wolf (Gast)
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Lothar,
>Bei mir auf der Tastatur ist das N kaputt.

Dann ist sie nicht von cherry.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@PicPic (Gast)

>Trotzdem wäre es wichtig zu wissen welche Stromtoleranz erwartet werden.

Kann man recht genau vorhersagen. Die Toleranz wird in erster Linie 
durch die Widerstände bestimmt. Die haben als Metallschicht meist 1% 
Toleranz. Im schlimmsten Fall hier also ca. +/-3%.

MfG
Falk

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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@ Wolf
>Dann ist sie nicht von cherry.
Dell steht drauf........

Und was mir am meisten zu Denken gibt:
Rev.A00

Autor: Lupin (Gast)
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Die Schaltung von Falk würde ich als erstes ausprobieren, die ist recht 
schön.
Mitlerweile habe ich die Funktionsweise auch verstanden, Q2 ist 
sozusagen eine Konstantstromquelle die im Normalbetrieb die Spannung 
voll hoch fährt (da Last zu gering) und bei erhöhter Last dicht macht.

Was ich mich noch frage ist wieviel spannung maximal über R2 ab fallen 
kann (bei Nennstrom).

Würde es jetzt auch so aufbauen. Aber funktionieren tut beides.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Die Toleranz wird in erster Linie durch die Widerstände bestimmt
Und in allererster Linie von der BE-Spannung.
Die ist nämlich (anders als die Widerstände) temperaturabhängig.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Was ich mich noch frage ist wieviel spannung maximal über R2 ab fallen
>kann (bei Nennstrom).
 2V - Ube = ca. 1,4V (abhängig vom Transistor)

Autor: Christian S. (manatarms)
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TDE1789
BSP742
usw.
Stichwort: Intelligent Power Switch
Hast du dann auch gleich Open Load Erkennung etc.

Vorteil: Sehr geringe Verlustleistung im normalen Betriebsfall und geht 
so gut wie nicht kaputt. Platzbedarf. Mit Status kannst du auch 
Kurzschluss etc. erkennen. Im Fehlerfall begrenzte Verlustleistung 
(Kleiner als die der Transistorlösung).
Nachteil: Preis

Einfach mal nach so Teilen googeln.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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>Im Fehlerfall begrenzte Verlustleistung
Ja, aber meist kein konfigurierbarer Abschaltstrom.

Infineon nennt die Dinger Smart Switch
http://www.infineon.com/dgdl/ANPS065D.pdf?location...

Autor: Lupin (Gast)
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Die 1,4 Volt könnte man doch beliebig klein machen oder? z.B. 0,1 Volt. 
Aber dann spielt ube von Q2 eine größere rolle.

Man müsste nur die erste Konstantstromquelle ändern bzw R1.

Autor: PicPic (Gast)
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@Falk Brunner (falk)
>>Trotzdem wäre es wichtig zu wissen welche Stromtoleranz erwartet werden

Meinte gefordert ,darauf basiert eigentlich alles.

Autor: Stefan (Gast)
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Ich wollte den Thread mal wieder auffrischen, da mir die gefunden Lösung 
zwar im Grunde genommen gefällt, ich mir jedoch mehr Strom (200-400 mA) 
bei weniger Verlustleistung wünschen würde.

Gibt es da nicht auch Ansätze, das mit nierderohmigen Mosfets zu machen; 
dann ggf. nicht als Konstantstromquelle, sondern im einfachsten Fall 
einfach abschalten? Das könnt die Schaltung ja zyklisch nachsetzten und 
den Ausgang so lange takten bis die Überlast nicht mehr besteht !?

Stefan

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Stefan (Gast)

>dann ggf. nicht als Konstantstromquelle, sondern im einfachsten Fall
>einfach abschalten? Das könnt die Schaltung ja zyklisch nachsetzten und
>den Ausgang so lange takten bis die Überlast nicht mehr besteht !?

Genau das machen viele Schaltnetzteile. Bei einem Kurzschluss für eine 
Zeit X abschalten, danach wieder einschalten. Deswegen klickern die dann 
auch so.
Kann man hier auch machen. Über einen Komparator den Strom feststellen, 
bei Kurzschluss = Konstantstrombetrieb über ein Monoflop die 
Ansteuerung für ein paar hundert ms blockieren.

MfG
Falk

Autor: Stefan (Gast)
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Hallo Falk,

ich musste erst 'mal suchen - ist schon irre, wie die Beiträge hier nach 
unten geschoben werden :)
Mit einem Komparator habe ich so meine Schwierigkeiten wegen der 
Baugröße und der zusätzlichen Leiterzüge. Du hast nicht zufällig eine 
Idee, wie ich es einfacher (z.B. mit einem Transistor) machen kann, so 
dass ein AVR den High-Side ansteuert und den Überstrom möglichste simpel 
signalisiert bekommt?

Gruß,
Stefan

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