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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strombegrenzung von digitalem Ausgangspin


Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Hallo,

ich bräuchte einen Tipp für eine Strombegrenzung.

Ein spezielles Gerät soll einen digitalen Ausgang erhalten.
Eckdaten: Pegel 0/12V, max. Frequenz 1kHz, max. fall/rise time 50us, 
Strombegrenzung auf 20mA, kurzschlußfest, fremdspannungsfest bis +/- 
50V.

Wer kann mir bei diesem Problem weiterhelfen? :-)

Danke schonmal im Voraus!

Autor: Steven () (ovular) Benutzerseite
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Hallo!

Was ist denn die Eingangsspannung?
Wozu das ganze, vieleicht kann man ja was weglassen...

MfG Ovular

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Hi Steven,

die 'Eingangsspannung' ist 5V (von einem Optokoppler mit 
Schmitt-Trigger-Ausgang). Idealerweise hätte ich 5V und 15V im 
isolierten Ausgangsteil bereits zur Verfügung (jeweils noch bis etwa 
50mA belastbar). Wenn das nicht reicht, wäre das natürlich kein k.o. 
Kriterium..

Das ganze ist (wird) ein Triggerausgang für ext. Messschaltungen. Da im 
Labor jedoch schnell etwas versteckt wird (bzw. von anderen Kollegen 
ausgeliehen wird), soll der Ausgang entsprechen robust gestaltet werden.

Die genannten Parameter sind die wichtigsten, welche auf alle Fälle 
eingehalten werden müssen. Ich hätte noch weitere Vorgaben welche 
idealerweise einzuhalten wären, was aber mehr in Richtung Feature gehen 
und nicht so wichtig sind.. ;-)

Schöne Grüße

Autor: Ulrich (Gast)
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Die 50 µs als rise/fall Zeit sind ziehmlich langsam. Damit könnten 
einige andere Schaltungen Probleme kriegen. Die Einzig kompliziertere 
Anforderung ist die Festigkeit gegen Fremdspannungen.

Ein Vorschlag wäre es das ganze mit Transistoren (z.B. BD139, BD140) als 
Push-pull in Emitterschaltung aufzubauen, Dioden gegen Strom in die 
falsche Richtung, und dann eine Strombegrenzung durch den Basisstrom.
Die Transistoren sollten Worst case etwa 20 mA und 50 V, also 1 W 
abbekommen.
Man kriegt dann zwar nicht unbedingt ganu 0/12 V sondern nur 0.7 V / 
11.3 V, aber das solle für das meiste reichen. Die Strombegrenzung wird 
auch nicht besonders genau sein, aber wohl ausreichen. Dafür wäre man 
bis fast 100 V Fremdspannung gerüstet.

Eine andere Alternative wäre ein OP als Ausgang (sollte für 50 µS 
reichen) und bringt die Strombegrenzung gleich mit.  Und dann als Schutz 
gegen Fremdspannung depletion Mode FETs zu verwenden, so ähnlich wie man 
es sonst bei Eingängen macht.

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Hallo Ulrich,

das stimmt, das die 50us sehr langsam sind. Die 50us ist auch die max. 
Zeit, wie lange der Flankenwechsel dauern darf. Je schneller, umso 
besser.. :)

Positive Fremdspannung könnte man mit einer einfachen Schottky-Diode 
blocken. Problem ist eine evtl. neg. Fremdspannung.. :(

Das mit den Grenzen ist auch kein Problem. Logisch low <1V und log. High 
>11V wären schon vollkommen ausreichend.. :)

Die 20mA Strombegrenzung ist auch nur ein 'Bauchwert'. Es soll hald im 
Fehlerfall nichts kaputt gehen. Wir meinten das so um die 20mA ideal 
wären. Das ist genügend Power für die Triggereingänge und trotzdem wenig 
genug um etwas zu zerstören..

Danke für deine Tipps, werd ich gleich mal testen.. :)

Autor: Norgan (Gast)
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Ich würde mich mal bei RS232-Treibern umsehen. RS232 muss laut Standard 
kurzschlussfest sein, die 12V liegen genau im RS232-Bereich, usw.

Ein einziger, billiger, uralter MC1488 kann mit asymmetrischer 
Versorgungsspannung, und somit (für RS232) asymmetrischen 
Ausgangsspannungen betrieben werden und ist mit einer Zusatzdiode 
kurzschlussfest und ziemlich Spannungsfest (genauen Wert habe ich nicht 
mehr im Kopf).

1 kHz stellt für so einen Baustein kein Problem dar. Auf 50us rise/fall 
Time müsste man ihn mit einem Kondensator abbremsen.

Ob du genau deine Ausgangsspannungen 0 V und +12 V erreichen kannst 
musst du mal selber schauen. Die +12 V Ausgangsspannung sollte man mit 
einer Versorgungsspannung von 14 V erhalten. Bei den 0 V habe ich 
Bedenken, hier könntest du eventuell statt 0 V auf eine kleine negative 
Spannung (-0,5 V oder -0,7 V) kommen. Das müsste man mit einer 
Verschiebung des Ground-Potentials wegtricksen wenn es unerwünscht ist.

Was du mit den übrig bleibenden drei Treiben baust ist eine Frage der 
Kreativität :-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Der Techniker (techniker)

>Ein spezielles Gerät soll einen digitalen Ausgang erhalten.
>Eckdaten: Pegel 0/12V, max. Frequenz 1kHz, max. fall/rise time 50us,
>Strombegrenzung auf 20mA, kurzschlußfest, fremdspannungsfest bis +/-
>50V.

Beitrag "Re: Strombegrenzt schalten"

>das stimmt, das die 50us sehr langsam sind. Die 50us ist auch die max.
>Zeit, wie lange der Flankenwechsel dauern darf. Je schneller, umso
>besser.. :)

Wenn das mal die EMV-Polizeit hört.

>Positive Fremdspannung könnte man mit einer einfachen Schottky-Diode
>blocken. Problem ist eine evtl. neg. Fremdspannung.. :(

Dicke Z-Diode antiparallel zum Ausgang.

MFG
Falk

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Hallo Falk,

;-D

GENAU diese Grundschaltung habe ich nun seit 1h am laufen und scheint 
sabil zu arbeiten. Wollte nun eben diesen Erfolg posten, bist mir aber 
zuvorgekommen.. ;-)

Trotzdem danke.

Das Thema mit der Geschwindigkeit ist mir schon bewusst.
(So schnell wie nötig - und nicht wie möglich..)

;o)

Schöne Grüße

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