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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Aktiver Verpolschutz


Autor: Markus (Gast)
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Hallo an Alle,

Ich habe im Buch "Hochleistungs LEDs" diese aktive Verpolschutzschaltung 
gefunden und habe sie nachgebaut und ausprobiert. Was soll ich sagen, 
sie funktioniert auch, wie gedacht.

Kennt jemand den Namen dieser Schaltung? Oder kann mir jemand kurz 
erklären, wie genau diese Schaltung funktioniert? Darüber schweigt sich 
das Buch leider aus...

Der P-Kanal MOSFET besitzt noch eine Schutzdiode von Drain nach Source, 
welche nicht explizit im Schaltplan eingezeichnet ist. D1 ist nicht 
montiert.

Kann mir bitte jemand helfen?

Gruß,
Markus

Autor: MaWin (Gast)
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> Kennt jemand den Namen dieser Schaltung?

Dummschluss ?

>Was soll ich sagen, sie funktioniert auch, wie gedacht.

Sicher, die LEDs leuchten wenn Vbat positiver als GND ist und leuchten 
nicht wenn Vbat negativer als GND ist.

Es ist ja auch eine Diode im PMOSFET eingebaut, die zufälligerweise dann 
leitend ist, wenn alles richtig gepolt ist.

Aber der eigentliche Zweck war wohl, daß der MOSFET einschaltet, wenn 
diese Diode leitet, um den Spannungsabfall zu reduzieren.

Und das funktioniert in dieser Schaltung, zumindest so wie du sie 
gezeichnet hast, mit oder ohne D1, nicht.

Da hat sich wohl ein klitzekleiner Schaltungsfehler eingeschlichen....

Autor: Albert ... (albert-k)
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Natürlich funktioniert die Schaltung wie dargestellt. Wieso sollte sie 
auch nicht?

Funktionsweise:
1. Beim Anlegen einer positiven Spannung wird über D1 0,7V abfallen 
(ohne D1 fällt diese Spannung eben an der Bypass Diode des pmosfet ab). 
Das Potential am Kollektor des Bipolartransistor wird nun 0,7V betragen.
2. Der Strom wird über R2 fließen und einen Spannungsabfall bewirken, so 
dass an der Basis 0V anliegen. (Die Z-Diode dient zur 
Spannungsbegrenzung am Widerstand. Und damit indirekt zur Begrenzung des 
Basisstromes). Der Widerstand muss natürlich passend dimensioniert sein.
3. Der Strom wird nun durch die Basis zum Emitter fließen (Der 
Transistor ist Stromgesteuert und nicht Spannungsgesteuert, daher geht 
das!). Somit wird das Emitterpotential -0,7V betragen.
4. Der Strom wird durch D5 fließen um den Stromkreis zu schließen.
5. Das negative Emitterpotential wird den MOSFET nun durchsteuern.

Bei einer negativen Spannung wird die Diode D1 die ganze Zeit sperren 
und es wird nichts passiren. ihr leckstrom reicht nicht aus um die 
Schaltung zu starten.

Fertig

Autor: MaWin (Gast)
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> 2. Der Strom wird über R2 fliessen und einen Spannungsabfall bewirken,

Kaum, da kein Spannungsabfall besteht. D4, D5, Q2, R2 sind nur an einem 
Potential angeschlossne und können daher nie eine Potentialdifferenz 
sehen.

Ich sag ja, da fehlt noch was, z.B. eine geschíckt gewählte 
Masseverbindung.

Autor: Albert ... (albert-k)
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MaWin schrieb:
>> 2. Der Strom wird über R2 fliessen und einen Spannungsabfall bewirken,
>
> Kaum, da kein Spannungsabfall besteht. D4, D5, Q2, R2 sind nur an einem
> Potential angeschlossne und können daher nie eine Potentialdifferenz
> sehen.
>
> Ich sag ja, da fehlt noch was, z.B. eine geschíckt gewählte
> Masseverbindung.

Doch. Beim einschalten der Spannung liegen überall in der Schaltung noch 
0V an. Da sie ja noch nie in betrieb war. Somit habe ich nun einen 
Spannungsabfall und es kann somit ein Strom fließen.

Autor: M. L. (Firma: Gutes Leben) (frauenversteher)
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Hi,
Albert ... schrieb:
> Doch. Beim einschalten der Spannung liegen überall in der Schaltung noch
> 0V an. Da sie ja noch nie in betrieb war. Somit habe ich nun einen
> Spannungsabfall und es kann somit ein Strom fließen.

es liegt nicht "überall" 0V sondern "überall" liegt der Sourcespannung.
 Wie soll den die Gatespannung erzeugt werden??

Grüße

Autor: Gedankenblitz (Gast)
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Da gab es doch noch was.

Autor: Albert ... (albert-k)
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M. L. schrieb:
> es liegt nicht "überall" 0V sondern "überall" liegt der Sourcespannung.
>  Wie soll den die Gatespannung erzeugt werden??

Die gatespannung wird über den Spannungsabfall an der basis emitter 
Strecke des Bipolartransistors erzeugt.

Autor: Hagen Re (hagen)
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Und wohin fällt der Spannungsabfall an der BE Strecke wenn dort kein 
Bezugspotential anliegt ? Es fehl die GND Verbindung, zb. hochohmiger 
Widerstand vom Gate oder K-D5 nach GND.
So wie die Schaltung jetzt ist kannst du alles bis auf D1 
rausschmeisen, hätte die gleiche Funktion.

Davon abgesehen finde ich diese Schaltung unclever, geht einfacher. Mir 
scheint es so das der Entwickler dieser Schaltung von einer einfachen 
Diode (D1) im Pluszweig ausgegangen ist und nun den MOSFET drumherum 
konstrukiert hat um den Spannungsabfall der Diode zu umgehen. Als erstes 
könnte man diese Diode (D1) komplett weg lassen da der MOSFET schon 
selber diese Diode enthält. Zweitens zieht man nun das GATE direkt nach 
GND und vom GATE einen hochohmigen Widerstand an VBAT. Nun noch D4 
parallel zum GATE Pullup einbauen.

Gruß Hagen

Autor: M. L. (Firma: Gutes Leben) (frauenversteher)
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Hi,
Albert ... schrieb:
> Die gatespannung wird über den Spannungsabfall an der basis emitter
> Strecke des Bipolartransistors erzeugt.

Spannungsanfall entsteht nur wenn durch einen Widerstand ein Strom 
fließt. Wohin soll denn der Strom fließen?

Basisemitter Spannung beträgt .7V, damit bekommt man kein Fet zum 
leiten.

Grüße

Autor: Jens G. (jensig)
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Die 0,7V bekommt man auch nicht ... es ist einfach alles 0V um den 
kleinen npn.

Autor: Rob (Gast)
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Im zitierten Buch wird die Schaltung auch noch zum PWM-takten der 
gesamten LED-Treiber-Schaltung HINTER dem Verpolschutz verwendet, d.h. 
der oben genannte und in der gezeigten Schaltung FEHLENDE hochohmige 
Masseanschluss ist sehr wohl vorhanden und wird sogar noch 
(niederfrequent) PWM-getaktet...

Allerdings ist der Schaltplan im Buch wirklich schlecht dokumentiert, 
kann nur mutmaßen, das der Author da selbst mit der Interpretation 
dieser wohl "geschenkt bekommenen" Schaltung leicht überfordert war...

Lösung: einfach von der Basis des kleinen Transistors einen ca. 10k 
Widerstand nach Masse hinzufügen...

PS: die N-MOSFET Schaltung weiter unten funktioniert auch, aber im 
automotive möchte man eigentlich keine geschalteten Massen mit 
(abstrakten) Schaltungen dahinter, denn Masse ist im Fahrzeug alles 
unisolierte aus Metall, da wäre immer leicht möglich, das durch 
Berührung irgenwas startet, was nicht soll...

Aber bei auf der PCB integrierter Last (LEDs etc)  hätte man durchaus 
auch mit billigem und gutem N-Mosfet die interne Masse wegschalten 
können!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Rob schrieb:
> d.h. der oben genannte und in der gezeigten Schaltung FEHLENDE
> hochohmige Masseanschluss ist sehr wohl vorhanden und wird sogar noch
> (niederfrequent) PWM-getaktet...
Diese vor 5 Jahren vom TO gepostete Schaltung funktioniert nur deshalb 
als Verposchutz, weil eine Diode drin ist. Und nur diese Diode ist der 
Verpolschutz. Der Mosfet wird so niemals(!) leiten. Ob mit oder ohne 
PWM.

> Lösung: einfach von der Basis des kleinen Transistors einen ca. 10k
> Widerstand nach Masse hinzufügen...
Das ist der benötigte Massebezug. Aber es geht auch einfacher:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz

> Allerdings ist der Schaltplan im Buch wirklich schlecht dokumentiert,
> kann nur mutmaßen, das der Author da selbst mit der Interpretation
> dieser wohl "geschenkt bekommenen" Schaltung leicht überfordert war...
Augenscheinlich ist das so. Ich würde einem Schaltplan, der mit derartig 
vielen unterschiedlichen Diodensymbolen und einer leicht touchierten 
D5 daherkommt, aber sowieso nicht über den Weg trauen...

> PS: die N-MOSFET Schaltung weiter unten funktioniert auch
Aber es bringt oft und gerne Probleme, wenn die Masse weggeschaltet 
wird. Nicht nur im automobilen Bereich...

Autor: jürgen (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> aber sowieso nicht über den Weg trauen...

es ist durchaus nicht unüblich, in publizierte Schaltungen Fehler 
einzubauen, um es Konkurrenten nicht zu leicht zu machen.

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