Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verpolungsschutz mit P-Kanal Mosfet


von Mirko (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Schaltung, die eine Eingangsspannung im Bereich von etwa 
7V bis 15V DC bekommen soll. Die Schaltung soll durch einen 
Verpolungsschutz geschützt werden, falls da dann doch mal nicht aufpasst 
wird ;)

Im Anhang eine Schaltung, wie ich mir das gedacht habe.

Kann man das so nehmen? Ist das dann auf dauer verpolungsfest oder 
raucht da was ab, wenn man das ewige Zeiten verpolt?

Als Mosfet könnte man z.B. einen IRLML6402 nehmen, soll alles SMD 
werden. Die Schaltung wird so um 200-300mA brauchen.


Grüße ans Forum

Mirko

von Vertauschi (Gast)


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Soll der PMOS so da drin sitzen? Sind da nicht Source und Drain 
vertauscht?

Desweiteren hält die Z-Diode ohne Strombegrenzung nicht lange...

von Falk B. (falk)


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@  Mirko (Gast)

>Kann man das so nehmen?

Nein.

> Ist das dann auf dauer verpolungsfest oder
>raucht da was ab, wenn man das ewige Zeiten verpolt?

Schon mal an die Z-Diode gedacht?

>Als Mosfet könnte man z.B. einen IRLML6402 nehmen, soll alles SMD
>werden. Die Schaltung wird so um 200-300mA brauchen.

Die Z-Diode gehört zwischen Source und Gate, 10-12V reichen dafür. Das 
Gate dann per Widerstand von sagen wir 10K auf Masse. DANN ist es 
verpolsicher und ausserdem das Gate gegen ESD und ähnliches halbwegs 
geschützt.

MfG
Falk

von Falk B. (falk)


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@  Vertauschi (Gast)

>Soll der PMOS so da drin sitzen? Sind da nicht Source und Drain
>vertauscht?

Nein. Das ist Inversbetrieb. Der durchgesteuerte MOSFET überbrückt die 
eigene Diode und verringert damit deutlich den Spannungsabfall. Das 
funktioniert prima.

>Desweiteren hält die Z-Diode ohne Strombegrenzung nicht lange...

In der Tat.

von Frank B. (f-baer)


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Nette Idee, die Z-Diode als Schmelzsicherung zu verwenden ;-)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Mirko schrieb:
> Im Anhang eine Schaltung, wie ich mir das gedacht habe.
Hier die Bildform von Falks Prosa:   ;-)
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
Das ist zig-mal erprobt und funktioniert bei kleinen Spannungen sogar 
ganz ohne zusätzliche Z-Diode und Widerstände (wobei ich, wenn ich 
ehrlich bin, trotzdem noch einen Angstwiderstand mit 47k vors Gate 
mache...).

von Falk B. (falk)


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@  Lothar Miller (lkmiller) Benutzerseite

>http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
>Das ist zig-mal erprobt und  funktioniert bei kleinen Spannungen sogar
>ganz ohne zusätzliche Z-Diode und Widerstände.

Ich sehe nichts ohne Z-Diode.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Falk Brunner schrieb:
>> funktioniert bei kleinen Spannungen sogar
>> ganz ohne zusätzliche Z-Diode und Widerstände.
> Ich sehe nichts ohne Z-Diode.
Das war jetzt von mir auch nur Prosa.

> Ich sehe nichts ohne Z-Diode.
Wenn du sie weglässt, fehlt sie... ;-)

> Ich sehe nichts ohne Z-Diode.
Jajaja, ich werde das Bild bei Gelegenheit nachreichen...

von Peter Stein (Gast)


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Lothar Miller schrieb:
> Hier die Bildform von Falks Prosa:   ;-)
> http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
> Das ist zig-mal erprobt und funktioniert bei kleinen Spannungen sogar
> ganz ohne zusätzliche Z-Diode und Widerstände (wobei ich, wenn ich
> ehrlich bin, trotzdem noch einen Angstwiderstand mit 47k vors Gate
> mache...).

Welchen Zweck hat der Widerstand und die Z-Diode?

Danke :)

von Klaus (Gast)


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Peter Stein schrieb:
> Welchen Zweck hat der Widerstand und die Z-Diode?

Ich frage mal präziser: welchen Zweck hat der Widerstand und die 
Z-Diode, wenn die Eingangsspannung immer kleiner als Ugs ist?

MfG Klaus

von Falk B. (falk)


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@  Klaus (Gast)

>Ich frage mal präziser: welchen Zweck hat der Widerstand und die
>Z-Diode, wenn die Eingangsspannung immer kleiner als Ugs ist?

Angst. So ein Gate verträgt wirklich keinerlei ESD oder andere 
transiente Überspannungen. Und es ist tierisch hochohmig. Prinzipiell 
braucht man weder die Z-Diode noch den Widerstand, wenn die 
Eingangsspannung GARANTIERT IMMER kleiner gleich U_GS_max ist, also 
typisch 20V, manchmal 30V.

MFG
Falk

von Mirko (Gast)


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Hallo,

vielen Dank für die schnellen Antworten.

>Soll der PMOS so da drin sitzen? Sind da nicht Source und Drain
>vertauscht?

Mhh, das dachte ich auch erst. Ich habe das dann mal wie in der 
Zeichnung gezeigt und anders herum simuliert. Wenn ich den Mosfet drehe, 
hat man in der Sperrphase etwa -0,5V an der Last, so, wie es hier 
gezeigt ist nicht.

Also mal fix die Zeichnung angepasst.

Als Diode dann z.B: die SMD ZF 12  (mal fix bei Reichelt rausgesucht)

Sollte es nun passen?

Danke!

Grüße
Mirko

von Klaus (Gast)


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Verstanden, danke!

MfG Klaus

von Vertauschi (Gast)


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>Also mal fix die Zeichnung angepasst.

Die Last hängt aber falsch, oder?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Vertauschi schrieb:
> Die Last hängt aber falsch, oder?
Ja. Obwohl In und Out richtig bezeichnet sind, gehört die Last natürlich 
zwischen Out und GND...

von Mirko (Gast)


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Hallo,

also der Lastwiderstand dürfte doch falsch liegen in der letzen 
Zeichnung. RLast muss an masse gehen und nicht an den Abgriff zwischen 
der Diode und dem 100k Widerstand würde ich sagen!!

R_Last muss ja zwischen OUT und Masse liegen.

So wie angehängt, dürfte es jetzt richtig sein.

Danke!

Grüße

Mirko

von Heinz (Gast)


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Wenn es nur um einen Verpolschutz geht und es nicht unbedingt
mit einem Mosfet realisiert werden muss, gäbe es für diese
Anwendung eine einfache und zuverlässige Lösung.
Eingangsspannug von 7 - 15 V und einem Strom von 300mA...
was spricht gegen 4 Dioden, oder hindert der Spannungsabfall
über der Diode?
Wenn nicht Brücke diskret aufbauen.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Heinz schrieb:
> hindert der Spannungsabfall über der Diode?
Ja. Nimm mal 10A, dann hast du mit einer Diode locker eine Uf von 1V und 
damit 10W Verlustleistung. Ein guter aktueller P-Kanal-Fet schafft bei 
diesen Spannungen um die 10mOhm. Damit ergibt sich ein Spannungsabfall 
von 100mV und eine Verlustleistung von gerade mal 1W...

> Wenn nicht Brücke diskret aufbauen.
Was bringt das? Auch eine diskrete Brücke besteht aus Dioden...

von M. K. (sylaina)


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Lothar Miller schrieb:
> Was bringt das? Auch eine diskrete Brücke besteht aus Dioden...

Weniger Bauteile -> sieht intelligenter aus oder so :D

von Basti (Gast)


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Mal ganz einfach gedacht. Du willst ein verpolungsschutz für DC (Ac 
macht ja auch wenig sin :-P) haben? warum nicht einfach eine oder zwei 
Dioden nehmen. Verpolst du, wird gesperrt. Unverpolt leitet es. musst 
halt 0,7V bzw. 2*0,7V in kauf nehmen.

von Basti (Gast)


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Ah ich seh grad, die idee hat schon jemand (Heinz)...sry.

Aber um auf das nachfolgende Komentar einzugehen. 10A werden doch nicht 
fließen. Ich denke nur 200-300mA. Das wäre doch vertretbar oder?!

von M. K. (sylaina)


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Basti schrieb:
> Ich denke nur 200-300mA. Das wäre doch vertretbar oder?!

Die P-MOSFET-Lösung ist quasi genauso einfach und hier sind die 
Verlustleistungen erheblich geringer. ;)

von Basti (Gast)


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Michael Köhler schrieb:
> Basti schrieb:
>> Ich denke nur 200-300mA. Das wäre doch vertretbar oder?!
>
> Die P-MOSFET-Lösung ist quasi genauso einfach und hier sind die
> Verlustleistungen erheblich geringer. ;)

Na dann habe ich nix gesagt...lass jucken cowboy :-D

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Lothar Miller schrieb:
> Falk Brunner schrieb:
>> Ich sehe nichts ohne Z-Diode.
> Jajaja, ich werde das Bild bei Gelegenheit nachreichen...
Jetzt ist das Bild ohne Z-Diode auch mit dabei...  ;-)

von Heinz (Gast)


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Ja da muss ich mich wohl entschuldigen für meinen
Vorschlag, aus der Forderung habe ich was gelesen
von max 300mA das daraus 10A werden sollen steht
nicht da, Entschuldige Lothar das ich nicht ahnen
konnte das du so was brauchst für 10A sonst hätte ich
den Vorschlag mit Sicherheit nicht gebracht.
Mein Vorschlag galt in erster Linie Mirkos Anfrage.

von M. K. (sylaina)


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Heinz, Lothar ginge wohl nur darum aufzuzeigen wie verlustbehaftet die 
Diode ist. Die FET-Lösung ist Quasi genauso einfach und verpulvert 
hierbei doch deutlich weniger Energie/Leistung für nix ;)

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Heinz schrieb:
> Entschuldige Lothar das ich nicht ahnen
> konnte das du so was brauchst für 10A sonst hätte ich
> den Vorschlag mit Sicherheit nicht gebracht.
Du brauchst dich nicht entschuldigen. Nur, was mir nicht im geringsten 
einleichten will: Wo oder wie bin ich dir auf so den Schlips 
getreten, dass du gleich so hochkochst?
Mir ging es nur darum, dass einer, falls er hier im Forum mal nach 
"Verpolschutz" oder so sucht, gleich auch die verschiedenen Varianten 
finden kann. Dass im Einzelfall eine Diode sinnvoll sein kann, ist 
zweifellos klar.

Heinz schrieb:
> Wenn nicht Brücke diskret aufbauen.
Dazu ein Nachtrag: bei dem Verpolschutz mit der Brückenschaltung (die 
den Vorteil hätte, dass die Polung egal ist) besteht dann aber kein 
Massebezug mehr zwischen der Batterie und dem versorgten Gerät. Das kann 
evtl. Probleme geben, wenn andere externe Geräte wieder einen Massebezug 
herstellen.

von Heinz (Gast)


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Hallo Lothar,
in dem Fall hast natürlich Recht, wenn jemand nicht weiter weiß und
sich hier meldet, sollte man verschiede Möglichkeiten aufzeigen.
Wenn genau definiert wird, vom TO, was gemacht werden soll kann man
natürlich auch ganz genau darauf antworten.
Hier wurde nur gefordert, Spannungsversorgung 7 -15 V, max 300mA.
Für mehr war mein Vorschlag nicht gedacht, weil einfach nicht
mehr gefordert ist. Mich ist es halt so vor gekommen, das
du auf das was eigentlich gefordert war überhaupt nicht eingehst
und antwortest sogar noch für den TO.
Für die eigentliche Forderung ist die Diodenlösung (wenn, wie
schon oben nachgefragt, der Spannungsabfall nicht hindert)
in meinen Augen das sinnvollste. Unproblematisch, der TO kann
entscheiden was für welche er nehmen will (extrem billig, dann
mehr Spannungsabfall oder etwas bessere, geringfügig teurer
aber dafür nur 0,2 V UF), leicht Händelbar auch mit wenig Erfahrung.
Das zweite war der Spruch" Auch eine Brücke besteht aus Dioden",
Du muss das so lesen wie es da steht, damit war gemeint wenn der
Spannungsabfall nicht stört, dann die Brücke nehmen. Der Hinweiß
von mir mit der Brücke ging auch an die Adresse des TO, ich kann nicht
wissen wie viel Erfahrung er mit dem ganzen hat und ob er weiß
was gemeint ist wenn man Ihm nur den Hienweiß mit den Dioden gibt,
ihm aber nicht sagt was er damit tun soll.
Also ich gebe zu, das hat mich schon ein wenig geärgert.
Schwamm drüber, der leicht Kroll ist schon wieder verflogen.
Ich bin auch hier nicht um mich oder andere zu ärgern.
Ich glaube bei Dir ist es ja auch nicht anders.
Also, viel Spass noch hier. Wenn der TO sich genauer auslässt
was er machen will können wir ja vielleicht noch etwas brauchbaren
Senf dazugeben.

von Heinz (Gast)


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Michael Köhler schrieb:
> Heinz, Lothar ginge wohl nur darum aufzuzeigen wie verlustbehaftet die
> Diode ist. Die FET-Lösung ist Quasi genauso einfach und verpulvert
> hierbei doch deutlich weniger Energie/Leistung für nix ;)

Gut hat sich für mich im ersten etwas anders angehört, eventuell
hab ich da etwas dünnhäutig reagiert. Aber bei so einer Lösung würde
ich persönlich eine billige Schottky Diode nehmen die machen eine
UF von 0,35 - 0,4 V bei 1A, bei 300mA ca 0,18 - 0,2V das ist ein
Gesamtverlust von 120mW aufgeteilt auf zwei Bauteile was für mich
das Ganze halt noch unverständlicher gemacht hat.

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