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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik diskrete Halbleitersicherung (0,5 - 10A) gesucht


Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,
da ich für größere Bastelleien bei denen das Labornetzteil nicht mehr 
ausreicht, gerne mit einem ATX-NT arbeite, würde ich dieses gerne mit 
einer diskret aufgebauten Halbleitersicherung (Bipolar oder FET?) 
absichern.

Bis jetzt habe ich einfache 5mm Feinsicherungen benutzt, die sind jedoch 
nicht wirklich schnell und zu unpraktisch. Polyswitch ist auch zu 
langsam. Hat jemand einen schaltplan für eine Solche Sicherung? Hab 
schon ein bischen das Forum durchstöbert jedoch keine geeignete 
gefunden.


Danke und Gruß

Thomas

Autor: Michael H* (Gast)
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strom (freundlicher weise high-side) messen, verstärken, noch einen 
variablen schaltpunkt und dann ab damit auf einen leistungstransistor 
deiner wahl. wo ist das problem?
zur strommessung und verstärkung schaust du dir am besten die INA reihe 
differenzverstärker an.

alternativ kannst du dir auch eine 0815 strombegrenzung aus zwei 
transistoren und ein paar widerständen baun.
im begrenzungsfall hast du immer ~0,7V über die BE-strecke des pnp. über 
den spannungsteiler aus poti und 1k kannst du schaltpunkt für 
"beliebige" spannungen über den shunt einstellen.
die rechenarbeit überlass ich dir ^^
                 shunt                 p-kanal
                  ___
eigang O-----o---|___|-------o-----------+ +------O ausgang
             |               |           ---
             |               |            V
             |               |            |
            .-.             .-.           |
            | | 10k         | |           |
            | |             | | 1k        |
            '-'             '-'           |
             |               |            |
             |               |            |
             |               |            |
             |               |            |
              >|             |            |
         pnp   |-------------o            |
              /|             |            |
             |               |            |
             |               |            |
             o---------------)------------'
             |               |
             |               |
             |             | |   
            .-.           .-./
            | |           |/|
            | | 100k     /| | poti
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            ---           ---
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ist zwar nicht ganz diskret, dafür aber einfach und sicher:
http://www.sprut.de/electronic/switch/protfet/protfet.html

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Kann mir bitte jemand die Schaltung von Sprut erklären? Um genauer zu 
sein die Sache mit der Referenzspannung. Wie hoch ist die?

LG
Andreas

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Andreas: Kann man nicht genau sagen, hängt von der Diode ab !!! -> 
Datasheet

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael G. wrote:
> @Andreas: Kann man nicht genau sagen, hängt von der Diode ab !!! ->
> Datasheet

Für die obere sprut-Schaltung: Eine normale Si-Diode, der Näherungswert 
von 0.6 V reicht um die Funktion nachvollziehen zu können.


hth,
Andrew

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Die 0,6 V sind aber von der Kathode auf Masse gemessen und nicht wie in 
der Schaltung eingezeichnet über die Diode oder? Das Verstehe ich nicht 
ganz.

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Zu den Grundlagen: http://de.wikipedia.org/wiki/Diode

Natürlich hat die Diode eine Flußspannung von 0,7V (etwa).
In dieser Schaltung wird sie als Erzeuger der Referenzspannung 
eingesetzt. Der Widerstand in Reihe zur Diode begrenz nur den Strom 
durch die Diode.


Michael

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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Übrigens kannst du (unter Anpassung des Messwiderstandes) auch eine LED 
nehmen. Dann sieht man gleich, ob die Versorgung da ist.

Michael

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Andreas Riegebauer wrote:
> Die 0,6 V sind aber von der Kathode auf Masse gemessen

Nein.

> und nicht wie in
> der Schaltung eingezeichnet über die Diode ...

Ja, über die Diode, ist schon korrekt


>  Das Verstehe ich nicht
> ganz.

Der Widerstand gegen Minus a.k.a. Masse verursacht einen weiteren 
Spannungsabfall.

Der Sinn der Schaltung ist ganz einfach: Sprut erzielt so mit wenig 
Aufwand eine ausreichende konstante Spannung von 0.6V, trotz Änderungen 
der Betriebsspannung.
Die 2mV/K Änderung stören da nicht, da diese Sicherung nicht für einen 
großen Temperaturbereich konzipiert ist. D.h. man gleicht einmal den 
Auslösestrom ab und "lebt" mit der Temperaturempfindlichkeit.

Ich hoffe nun ist alles geklärt.


hth,
Andrew

Autor: Wolf (Gast)
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> Die 0,6 V sind

über der (Silizium)-Diode gemessen.
Über dem Widerstand mißt Du die Eingangsspannung minus diesem Wert.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael G. wrote:
> Übrigens kannst du (unter Anpassung des Messwiderstandes) auch eine LED
> nehmen. Dann sieht man gleich, ob die Versorgung da ist.
>
> Michael


Das läßt man besser.
Denn an der LED fallen mit mind. 1.8V (rot) ca. 3x mehr Spannung als mit 
Si-Diode ab. Und da Sprut seine Schaltung für 12V Akkusicherung 
ausgelegt hat, wäre das ungünstiger.

Ist auch deswegen wenig nützlich, denn diese LED leuchtet immer, auch 
wenn die Sicherung abgeschaltet hat. Nur als Akkukontolle sicher nicht 
nötig. ,-)

hth,
Andrew

Autor: Michael G. (sparrenburg)
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@Andrew: Das mit der Flußspannung stimmt. War nur so ne spontane Idee 
von mir.

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Aber das bedeutet doch das am Invertierenden Eingang mehr als 9,4V 
anliegen müssen damit die Sicherung abschaltet!

Nachdem ja der Rmeß aber klein sein soll, damit nicht so viel Energie 
verbrannt wird, muss doch ein imenser Strom fließen damit die Spannung 
erreicht wird!

Noch 2 Zusatzfragen:

1. Wie kann ich verhindern das durch eine Stromspitze die Sicherung 
"fliegt"? Kondensator vom Invertierenden Eingang nach Masse? Je größer 
je Träger? Oder noch einen Widerstand dazu?

2. Kann ich die Schaltung so umbauen das ich zum an und Ausschalten den 
gleichen Taster verwenden kann?

Autor: Michael H* (Gast)
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Andreas Riegebauer wrote:
> 1. Wie kann ich verhindern das durch eine Stromspitze die Sicherung
> "fliegt"? Kondensator vom Invertierenden Eingang nach Masse? Je größer
> je Träger? Oder noch einen Widerstand dazu?
der müsste riesig werden. du baust damit einen RC-tiefpass. um eine 
nennenswerte zeikonstante zu bekommen, musst du einen dicken elko 
nehmen, weil dein R ja klein sein soll.
bau ihn also lieber hinter den basiswiderstand von deinem transistor, 
der das relais schaltet. du kannst als transistor einen darlington 
nehmen. damit kannst du den widerstand erhöhen. außerdem hast du dann 
auch gleich noch eine Be-spannung mehr, auf die der transistor geladen 
werden muss.

> 2. Kann ich die Schaltung so umbauen das ich zum an und Ausschalten den
> gleichen Taster verwenden kann?
nicht ganz einfach. da müsstest du noch ein bisschen bauteile 
investieren:
Beitrag "Taster als Schalter - wie funktioniert diese Schaltung?"
oder sh anhang

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Andreas Riegebauer wrote:
> Aber das bedeutet doch das am Invertierenden Eingang mehr als 9,4V
> anliegen müssen damit die Sicherung abschaltet!

Nein. 0.6V plus Offset des OP (einige mV) müssen anliegen.

Nachtrag: Der Bezugspunkt ist da der Pluspol, links von R mess.

Das bitte beachten.

>
> Nachdem ja der Rmeß aber klein sein soll, damit nicht so viel Energie
> verbrannt wird, muss doch ein imenser Strom fließen damit die Spannung
> erreicht wird!

Nein, da Du von der falschen Voraussetzung ausgehst.

An Rmeß fallen eben jene ca. 0.6 Volt ab.

>
> Noch 2 Zusatzfragen:
>
> 1. Wie kann ich verhindern das durch eine Stromspitze die Sicherung
> "fliegt"? Kondensator vom Invertierenden Eingang nach Masse? Je größer
> je Träger? Oder noch einen Widerstand dazu?

Wir reden so von 10 bis 500 Millisekunden?
Widerstand UND Kondensator. Denn sonst ist die Zeitkonstante nicht mit 
vernünftigen Mitteln ökonomisch zu erreichen.
Kondensator nicht gegen Masse, sondern Plus. Merkregel ist: Je weniger 
positiv der Eingang nach dem Widerstand, um leichter wird abgeschaltet.

Aber bedenke, dass diese Schaltung entwickelt wurde um Schnell zu 
reagieren.

>
> 2. Kann ich die Schaltung so umbauen das ich zum an und Ausschalten den
> gleichen Taster verwenden kann?

Das kann man mit einigen Zusatzbauteilen sicher hinkriegen. Da ich 
gerade für Tom, Parvis und einige andere in Projekten bin: Bitte 
entschuldige das mir die Zeit dazu fehlt. TIA

bye,
Andrew

Autor: Andreas Riegebauer (blackpuma)
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Wieso ist in diesem Fall der Bezugspunkt der Pluspol? Wenn ich das 
verstehe ich mir die Schaltung denke ich klar.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Andreas Riegebauer wrote:
> Wieso ist in diesem Fall der Bezugspunkt der Pluspol?

Nun, nimm mal willkürlich den Minuspol der Schaltung als Bezug. Dann 
ändert sich die Spannung an der Diode (bezogen auf Minus) mit Änderungen 
der Betriebsspannung.

Die Diode als Referenz ist aber an Plus gesetzt, d.h. bezogen auf den 
Pluspol sind das 0.6V. und diese relativ stabil.

Daher erwähne ich das Plus für die Erklärungen der Bezug ist.

> Wenn ich das
> verstehe ich mir die Schaltung denke ich klar.

Ich hoffe, jetzt ist es klarer ,-)

hth,
Andrew

Autor: Tobi S. (Gast)
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Wieso nimmst du nicht ne Thyristor-Crowbar mit ner Schmelzsicherung oder 
nem PTC ?

Autor: Atmega8 Atmega8 (atmega8) Benutzerseite
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@ Andreas Riegebauer
Ich habe mir mal eine Schaltung gebaut die deiner ähnlich war,
der erste Fehler den ich damals mit OpAmps gemacht hatte war dass die 
Eingangsspannung an dem + und - genau so hoch oder nur wenig niedriger 
war als die Versorgungsspannung.

Das geht nur mit einem teuren Rail to Rail OpAmp, aber sowas kauft man 
sich nicht so gerne.

Massebezogen läuft es mit jedem OpAmp.

Autor: Ich (Gast)
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Es geht auch ohne Rail to Rail OPV

Autor: Frank B. (frankman)
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Das einfachste ist eine Polyfuse Sicherung, die gibt es in allen 
möglichen Stromstärken und setzt sich nach einem Kurzschluss selbst 
zurück!

Autor: Ich (Gast)
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Polyfuse - nicht das ewige Leben, Stoßstrom zu gering, Reststrom fließt 
weiterhin.

Autor: Gast (Gast)
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Kann es sein, dass in der Schaltung von Sprut der invertierende und der 
nichtinvertierende Eingang vertauscht ist?

Autor: Ich (Gast)
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Würde ich auch sagen. Ist vertauscht.

Das Ding mit der Art wie bei meiner Schaltung weiter oben ermöglicht 
einen geringeren Spannungsabfall über dem Meßwiderstand, ermöglicht die 
Nutzung eines normalen OPV und bietet bei Benutzung eines Potis auch die 
Möglichkeit verschiedene Abschaltströme einzustellen.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ich wrote:

>
> Das Ding mit der Art wie bei meiner Schaltung weiter oben ermöglicht
> einen geringeren Spannungsabfall über dem Meßwiderstand, ermöglicht die
> Nutzung eines normalen OPV und bietet bei Benutzung eines Potis auch die
> Möglichkeit verschiedene Abschaltströme einzustellen.

... und setzt eine extrem stabile Eingangsspannung voraus. Außer, man 
will ständig die Abschaltschwelle nachgleichen.

Eben genau das vermeidet die Schaltung unter www.sprut.de

Autor: Ich (Gast)
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Das ist eine Überstromsicherung, und keine Präzisionsstromquelle.
Bei 100 mV Ripple auf der Leitung spielt es keine Rolle ob bei 8,2 A 
oder 8,31027 A abgeschaltet wird. Es geht um Abschaltung bei Kurzschluß.

Wenn Dein Einwand eleminiert werden soll: ersetze die Z-Diode durch 
einen Widerstand. Zufrieden?

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ich wrote:
´´


>
> Wenn Dein Einwand eleminiert werden soll: ersetze die Z-Diode durch
> einen Widerstand. Zufrieden?

Bringt nix.

Es funktioniert auch dann nur mit Nachgleich.

Autor: Ich (Gast)
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Mit Widerstand statt Z-Diode wirken die hier auftretenden 
vernachlässigbar kleinen Spannungsänderungen gleichzeitig auf beide 
Eingänge des OPV.
Also Einfluß weg.

Wenn Du die Schaltung immer noch nicht verstehst kann ich Dir leider 
auch nicht helfen.

Trotz dem: Ich wünsche Dir ein schönes und friedliches Weihnachtsfest.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Ich wrote:
> Mit Widerstand statt Z-Diode wirken die hier auftretenden
> vernachlässigbar kleinen Spannungsänderungen gleichzeitig auf beide
> Eingänge des OPV.
> Also Einfluß weg.

Ich sagte ja bereits, dass Deine Schaltung nur für Einangsspannung mit 
vernachlässigbarer Schwankung taugt.

Der Vorteil der sprut Schaltung ist eben der, dass sie diese 
Einschränkung nicht hat.

>
> Wenn Du die Schaltung immer noch nicht verstehst kann ich Dir leider
> auch nicht helfen.

Du redest mal wieder arroganten bull.

Sven erklärt dir dann, warum Dein Design mal wieder Mängel hat. Damit 
kann Dir dann geholfen werden.

>
> Trotz dem: Ich wünsche Dir ein schönes und friedliches Weihnachtsfest.

Vielleicht bringt Dir der Weihnachtsmann etwas mehr 
Schaltungserkenntnis, nötig wäre es wohl.

Autor: Ich (Gast)
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Lieber streitbarer Andrew,

baue doch bitte die angehängte Schaltung auf Deinem (inzwischen 
hoffentlich wieder aufgetauchten) Steckbrett auf. Dann veränderst Du die 
Spannung im Bereich von 10-20 Volt. Poste dann bitte mal die von Dir 
gemessenen Spannungen in der Brücke. Bei einer theoretischen (würde auch 
sagen praktischen) Abweichungen von mehr als 5 mV reden wir dann weiter.

Der Oberhammer ist ja, daß sich die Abweichung aus dem erhöhten 
Laststrom ergeben, das scheint ja sogar der Sinn der Schaltung zu sein, 
auf höhere Ströme zu reagieren.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Lies dir mal die sprut Seite duch, vielleicht verstehst Du dann den Sinn 
und den Ursprung der Sicherungsschaltung.
Das hilft dann weiter als sich hier Deine Mutmassungen durch zu lesen.

Es ist ja nun inzwischen allen hier klargeworden, dass Du ein Problem 
damit hast, Mängel in Deinen Konzepten einzugestehen.

Ich werde Dich gerne weiter auch in den kommenden Jahren in Deinen 
Beiträgen darauf hinweisen.

Autor: Ich (Gast)
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Deine Antworten sprechen von allein für sich. Deine ständigen 
Beleidigungen kannst Du stecken lassen. Ich ziehe hiermit meine Wünsche 
für Dich zurück.

Du bist ein bedauernswerter Streithammel, der bei den einfachsten Sachen 
versagt (Deine Außerkraftsetzung des Ohmschen Gesetzes nur als ein 
Beispiel)

Statt zu helfen Problemlösungen zu finden motzt Du nur rum. Traurig.

Autor: Ooohhh (Gast)
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Aeh... bevor man mit elektronischen Sicherungsersaetzen herumbastelt, 
sollte man zumindest mal anschauen wie eine normale Sicherung denn so 
tut (die (I^2)*t Kennlinie..), und vergleichen, was man wirklich 
braucht. Eine Sicherung macht in der Regel nicht was die Benutzer 
erwarten.

Autor: Ooohhh (Gast)
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Allenfalls mal den LTC1153 anschauen.

Autor: Ich (Gast)
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Der Auto-Reset könnte stören, weil, wenn auch kurzzeitig, volle 
Stromimpulse fließen.

Autor: Michael H. (Gast)
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Man nimmt einen Shunt, misst dort die abfallende Spannung. Ist die 
größer als die Referenzspannung, wird ein Flipflop deaktiviert, dass den 
Stromkreis abschaltet. Um die Sicherung wieder zu aktivieren, wird das 
Flipflop gesetzt.

Autor: Tobi. S (Gast)
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Der Ansatz von Michael ist für die Abschaltung des Sekundärstromkreises
wohl die beste Lösung. Bei geeigneter Bauteilauswahl ist diese
Lösung bombensicher.

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