Kurzschlusssicherer Ausgang mit 80mA Belastbarkeit

Gast #3850549
Lesenswert?

Hallo liebe Forengemeinde,

nachdem ich mein gesamtes Studium ueber hier hin und wieder mitgelesen 
habe, komme ich nun mit einem Anliegen, das für einige hier sicherlich 
etwas lächerlich erscheint. Ich bitte dies zu entschuldigen, ich weiss 
leider wirklich nicht wie ich weiter kommen soll.


Mein Problem:

Es soll ein Gerät eintwickelt werden (mit einem PIC18F45k20) welches 
eine PWM als Ausgangssignal erzeugt. Der Mikrocontroller ist mit 3,3V zu 
betreiben. Das Gesamtsystem soll mit einer 9V Blockbatterie betrieben 
werden, sowie Versorgungsbuchsen für den Betrieb an Gleichspannung im 
Bereich von 10 bis 30V besitzen. Die Ausgangsspannung der PWM soll bei 
Belastung mit 80mA maximal 1Volt unter der Versorgungsspannung (bei 
Batteriebetrieb also 9V) liegen. Bei Kurzschluss es PWM-Signales soll 
der Ausgang kurzschlussfest sein und nicht kaputt gehen.

Nun besteht das Problem für mich darin den Ausgang kurzschlusssicher zu 
machen. Ich habe diverse Ideen und Schaltungen ausprobiert (Steckbrett) 
bei allen fallen dann bei bereits 40mA Ausgangsbelastung bereits über 
1Volt an der Schaltung ab, sodass der PWM Ausgang < 8 Volt liefert.

Hat von Euch vielleicht jemand eine Idee wie man das lösen kann? Oder 
vielleicht auch eine Informationsquelle parat? Nach 3 Tagen Recherche 
verzweifle ich so langsam...


Viele liebe Grüße
Mc. Gurkh
Gast #3850554
Lesenswert?

> Das Gesamtsystem soll mit einer 9V Blockbatterie betrieben werden

>fallen dann bei bereits 40mA Ausgangsbelastung
>bereits über 1Volt an der Schaltung ab

Du hast den Hauptabfall bereits benannt.

Gruss
#3850595
Lesenswert?

Was hast Du denn bis jetzt probiert?

Der Klassiker wäre:
1
                o----o----o + 9V
2
                |    |
3
                V   .-.
4
                -   | | R1
5
                |   | |
6
                |   '-'
7
                V    |
8
                -    |
9
                |  |<
10
                o--|   T2
11
                |  |\
12
               .-.   |
13
               | |   '----o  Ausgang
14
           R2  | |
15
               '-'
16
                |
17
       R3       |
18
        ___   |/
19
    o--|___|--|   T1
20
              |>
21
                |
22
                |
23
               ===
24
               GND
25
(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

R1 stellt den Strom ein: I = 0,7V / R1 (Reserve einplanen!)
Wenn T2 genügend übersteuert wird (R2 klein genug) sollte am Ausgang
 >=8V herauskommen. Luft ist da allerdings nicht viel...

Gruß Dietrich
Gast #3850655
Lesenswert?

Ooooh man,

so schnell konnte ich garnicht nachsehen. Danke fuer all die Anregungen!

@Max D.
Ja die Batterie ist mir auch ein Dorn im Auge weil ich denke, dass diese 
schon nicht lange halten wird. Allerdings ist dies definitiv Vorgabe. 
Also daran kann ich nix drehen.

@Falk Brunner
Mit einer Konstantstromquelle hatte ich bisher immer zu viel 
Spannungsabfall.

@A.n.a.l.o.g
Bei Kurzschluss kann die Quelle abschalten oder einfach weiter einen 
maximalen Strom von rund 80mA bis 100mA liefern. So jedenfalls die 
Vorgaben. Abschalten wäre natürlich sinnvoller.

@Dietrich L.
Deine Schaltung sieht sehr interessant aus. Ich werde mir die Schaltung 
heute Abend noch zu Gemüte führen und ggf. auf dem Steckbrett aufbauen 
und testen.


Danke Euch allen fuer die tollen Anregungen. Ich werde mich spätestens 
morgen melden ob die getestete Schaltung den Anforderungen genügt.


Viele Grüße
Mc. Gurkh
Gast #3850703
Lesenswert?

Mc. Gurkh schrieb:
> Hat von Euch vielleicht jemand eine Idee wie man das lösen kann?

Muss es denn billig billig sein oder professionell? Es gibt Lösungen mit 
Hiside-Treibern (welche für 12V Automotive sollten auch an 9V gut 
funktionieren) oder SmartFETs - die Schalten bei Überstrom und 
Übertemperatur ab, teilweise verarbeiten sie auch Überspannung. Ein IC 
das im Auto das Bremslicht einschaltet sollte auch für deine Firma 
zuverlässig genug sein.

Georg
Gast #3850904
Lesenswert?

Hallo,

nun streitet Euch doch bitte nicht. Und pöbeln muss ja nun auch nicht 
sein. Egal wie schlecht die Lösung mit der Batterie ist:

Batterie wird gefordert (von einem Etechniker) --> Batterie bekommt er 
auch.

Alles andere kann natürlich hochwertig sein, das ist letztlich egal. Ich 
muss mich nur an die Rahmenbedingungen halten. Es geht dabei sicherlich 
nicht um den letzten Cent oder Euro.


Viele Grüße
Mc. Gurkh
Gast #3851560
Lesenswert?

Hallo,
macht doch aus der Not eine Tugend. Wenn die Batterie so schwach ist, 
das sie schon bei 80mA anfängt in die Knie zu gehen, schlage ich 
folgendes vor:

Einen fetten Mosfet für die PWM, der den Kurzschlussstrom der 9V 
Blockbatterie (mit sicherheit nur im einstelligen Amperebereich) abkann.
Kühlkörper drauf und Fertig.
Evtl noch ein Kaltleiter in Reihe, dann darf der Kühlkörper auch kleiner 
ausfallen. Bei 10Ohm Kaltwiderstand macht das 800mV Drop bei 64mW 
Verlust. Im Kurzschluss limitiert er so stark, das der FET den Strom 
abkann.

Grüße,
Minimalist
Gast #3851619
Lesenswert?

Hallo zusammen,

nun erst einmal einige Neuigkeiten:

Wir simulieren gerade sämtliche vorgeschlagene Schaltungen und hoffen 
heute weiter zu kommen.

@ Minimalist:
Leider soll das Teil auch bei Netzteilversorgung (die nicht in die Knie 
geht) kurzschlussicher sein.


Wie gesagt, wir arbeiten an den bisherigen Vorschlägen



Viele Grüße
Mc. Gurkh
Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #3851634
Lesenswert?

Man könnte mit einem kleinen Schaltregler auch aus den 5..9V der 
Blockzelle erst mal 12V machen, und daraus dann die geforderten min. 8V.

Mc. Gurkh schrieb:
> en Betrieb an Gleichspannung im Bereich von 10 bis 30V besitzen.
Das könnte bie der üblichen linearen KSQ dem Transistor dann hübsch warm 
werden. Denn der muss da bei 30V Versorgung und 80mA Kurzschlusstrom 
immerhin fast 3W verbraten. Dauerhaft....  :-o
Gast #3854237
Lesenswert?

"Leider soll das Teil auch bei Netzteilversorgung (die nicht in die Knie
geht) kurzschlussicher sein."

Das ist ja auch kein Problem, die PTC's werdenja sogar als 
Überlastschutz / Kurzschlussschutz verkauft! Mit 10 Ohm in Reihe gibts 
bei 80mA 800mV Drop -> Passt!
Bei einem Kurzschluss können max. 900mA fließen, die Auslegung des 
Mosfets auf 900mA sollte kein Thema sein ;-) -> Passt!

Innerhalb kürzester Zeit zieht der PTC dennoch zu -> 
Dauerkurzschlussfest, Passt!

Nach kurzer Abkühlphase läuft alles wieder wie vorher.
Klein, billig (0,50€) und effektiv.

Dann noch eine flinke Schmelzsicherung in Reihe, dann kann selbst bei 
kompletter Fehlbenutzung (z.B. zu hohe Spannung am Netzteil oder was 
weis ich) nichts mehr passieren.

BTW, wir würden uns freuen, zu erfahren wie ihr es dann letzendlich 
macht...

Schönen Abend,
Minimalist
Angehängte Dateien:
#3854469
Lesenswert?

Mc. Gurkh schrieb:
> Ja die Batterie ist mir auch ein Dorn im Auge weil ich denke, dass diese
> schon nicht lange halten wird. Allerdings ist dies definitiv Vorgabe.
> Also daran kann ich nix drehen.

Wenn das ein 9V Block Alkali Standard ist, hast du schlechte Karten.
Die hat nur einmal kurzzeitig 9V, wenn sie neu ist (siehe Bild)
Da ist eine kaputte Uhr besser, die zeigt 2mal am Tag die richtige Zeit.

Und bei bis zu 100 mA Belastung dauert es einige Handvoll Sekunden,
bis die Spannung 8,2V erreicht und unterschreitet; wo ein LowDrop
Regler gerade noch die geforderten 8V rausbringt.

Also oberste Entwicklungspriorität:
Ein Revolvermagazin entwickeln, gefüllt mit dutzenden 9V Blöcken,
dass sofort ein neuer Block nachgeladen wird, wenn der aktuelle
Block unter 8,5V geht.
Angehängte Dateien:
#3854491
Lesenswert?

Die Sache mit der 9V-Batterie und 80mA erscheint mir noch etwas 
unausgegoren.

Zum Thema kurzschlussicherer Ausgang hab ich aber vielleicht etwas für 
Dich. Anbei eine Schaltung von mir für einen kurzschlussicheren Ausgang 
mit echtem Foldback, dimensioniert auf 5V und 25mA. Du musst die Rs 
natürlich ein wenig anpassen für Deinen Bedarf, sollte z.B. im LTspice 
einfach zu machen sein.

Bitte entschuldige den etwas kruden Schaltplan, das ist ein Ausschnitt 
von einem größeren Gerät und an der Stelle war ich zu faul nen extra 
Blatt für aufzumachen und hab das da ein wenig reingequetscht. Der 
invertierte Logikeingang ist unten, der kurzschlussfeste Ausgang ist 
links.

Wenn es einmal zum Kurzschluss kam bleibt das Ding aus bis Du es fast 
komplett entlastest, dann schaltet er von selbst wieder ein (Foldback). 
Der BC807 und der 33K oben liefern auch im Kurzschlussfall einen 
Minimalstrom um das Entlasten zu erkennen.
Angehängte Dateien:
Gast #3921189
Lesenswert?

Aufgrund grober Unfähigkeit haben wir aufgegeben!

Wir haben einige Lösungen getestet, da wir aber offensichtlich selten 
dumm bis dämlich sind, haben wir es nicht geschafft...

Schade eigentlich... war anscheinend eh ein irgendwie hingepfuschtes 
Projekt...



Viele Grüße und dennoch herzlichen Dank für die Infos


Mc Gurkh
Gast #3921226
Lesenswert?

> Mit einer Konstantstromquelle hatte ich bisher immer zu
> viel Spannungsabfall.

Die mir bekannten Konstantstromquellen (und auch die oben gezeichnete) 
haben 0,7 Volt Spannungsabfall.

Die 9V Batterie wird sehr schnell erheblich mehr Spannungsabfall haben, 
vor allem bei den 80mA. bedenke, dass eine 1,5V Zelle erst bei 0,9V als 
entladen gilt. Auf 9V umgerechnet muss deine Schaltung mit 5,4V klar 
kommen.

Jedoch fällt an der Batterie bei 80mA noch bedeutend Spannung ab. Selbst 
ohne Konstantstromquelle musst du daher schon mit deutlich unter 5V 
rechnen.

> Wir haben einige Lösungen getestet, da wir aber offensichtlich
> selten dumm bis dämlich sind, haben wir es nicht geschafft

Ihr habt einfach eine ungeeignete Spannungsversorgung. Das hat Erich in 
seiner ersten Antwort schon korrekt herausgestellt.
#3924706
Lesenswert?

Eine 9V Blockbatterie hat genug Kurzschlusstrom um knallheiss zu werden 
wenn sie in der Hosentasche versehentlich zu Geld kommt... und man muss 
bei einem Gerätekonzept immer damit rechnen dass jemand eine 
Akku-Version verwendet die evtl eine etwas geringere Spannung aber dafür 
einen unheiligen Kurzschlussstrom liefern kann...

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

oder

Mit Google-Account einloggen

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren