Man nutzt Klemmdioden zum Schutz von Eingängen von IC's in dem man diese so schaltet das Sie gegen VCC bzw. GND der Stromversogung der Schaltung ableiten. Das heisst das die Spannung am Eingang des ICs nur Minimal höher sein kann, als die Versorgungsspannung des ICs. Nun muss man darauf achten, das nicht Zuviel Strom fließen kann. Nun zur Frage. Wenn die Versorgungsspannung der Schaltung ausfällt, dann funktioniert der Schutz ja nicht mehr oder? Was ist nun der effektivste und sicherste Schutz (abgesehen von Optokopplern) von Eingängen an denen beispielsweise Spannungen bis zu 24V anliegen, wohingegen die interne Schaltung mit 5V arbeitet.
> Nun zur Frage. Wenn die Versorgungsspannung der Schaltung ausfällt, dann > funktioniert der Schutz ja nicht mehr oder? Doch :) Die ganze Klemmerei gegen + geht nämlich stillschweigend davon aus, dass der über die Dioden abfliessende Strom die Betriebsspannung nicht nennenswert erhöht. Da so gut wie kein Schaltregler/Linearegler auch noch ein Shunt-Regler ist, geht das natürlich nur, wenn bei Dauerklemmstrom die Schaltung mindestens genau soviel Strom zieht. Ansonsten können Kondensatoren natürlich grössere, aber kürzere Pulse auffangen. Wenn keine Versorgungsspannung anliegt, erzeugt der Klemmstrom eine und irgendwann wird auch wieder hoffentlich genügend Strom verbraucht. Sparsame CMOS-Schaltungen kann man manchmal allein über die Klemmdioden betreiben, das kann aber auch ziemlich stören (unsauberer Resetvorgang, ...). > Was ist nun der effektivste und sicherste Schutz (abgesehen von > Optokopplern) von Eingängen an denen beispielsweise Spannungen bis zu > 24V anliegen, wohingegen die interne Schaltung mit 5V arbeitet. Serienwiderstände in den Signalen sind recht hilfreich, den Klemmstrom zu begrenzen. Geht aber nur, wenn die Pinkapazität das Signal nicht zu sehr verschleift, also eher bei langsamen Sachen. Richtiger Schutz geht mit Transil-Dioden gegen GND. Das sind eine Art bidirektionale Zener-Dioden, die recht hohe Pulsströme abkönnen. Die sind trotzdem nur für Kurzzeit/Schutzbetrieb. Bei dauerhaft zu hohen Spannungen braucht es Spannungsteiler mit Widerständen.
Hallo Georg, danke für deine Antwort. Wenn meine Schaltung jetzt mit 5V arbeitet, am Eingang liegen 24V an und an der Diode fallen 0,6V dann liegen ja auf meiner 5V-Versorgung plötzlich mal 23,4 V an? Auch wenn ich durch entspechende Widerstände verhindere, das ein großer Strom fließen kann ist das ja doch etwas viel. Man hat mir mal erzählt eine niederohmige Spannungsquelle schluckt das einfach weg, aber wie gesagt die Versorgungspannung ist ausgefallen, Du sagst jetzt da passiert trotzdem nichts? Irgendwie steh ich grade noch auf dem Schlauch!
@Sven L. (sven_rvbg) >Wenn meine Schaltung jetzt mit 5V arbeitet, am Eingang liegen 24V an und >an der Diode fallen 0,6V dann liegen ja auf meiner 5V-Versorgung >plötzlich mal 23,4 V an? Ja, wenn die Schaltung weniger Strom verbraucht als über den Vorwiderstand eingespeist wird. Darum muss man bei sehr sparsamen Schaltungen besser eine Z-Diode am Eingang zu Spannungsbegrenzung nehmen, die leitet denn den Strom direkt nach GND und nicht auf die Versorgungsspannung. >Man hat mir mal erzählt eine niederohmige Spannungsquelle schluckt das >einfach weg, Nein, die Verbraucher an der Versorgungsspannung müssen das tun!
Falk B. schrieb: > Darum muss man bei sehr sparsamen > Schaltungen besser eine Z-Diode am Eingang zu Spannungsbegrenzung > nehmen, die leitet denn den Strom direkt nach GND und nicht auf die > Versorgungsspannung. Man kann mit der ZD auch die Versorgungsspannung auf ein zulässiges Maß begrenzen. Generell muss man aber darauf achten, dass die Schutzdioden nicht überlastet werden. Diese sind mehr zum Schutz vor kurzen ESD-Ereigniissen gedacht als zur Rückwärtsspeisung der Schaltung.
Die Klemmdioden müssen auch die Fern- oder Fremdspeisung verhindern. Dann wird nämlich über die Klemmschaltung bei fehlender Versorgungsspannung die geschützte Schaltung versorgt. Merkwürdig ists schon, über die Eingänge langfristig robuste Gleichspannung zu erhalten, aber so hilft ein Crowbar oder alles andere mit Ableitfunktion. TVS-Dioden sind da der eine Teil (um kurzfristig ordentlich Strom abzuleiten). Es braucht noch einen zerstörbaren Teil für den Überstrom (etwas was schmilzt) in Serie. Hängt von der Störgröße ab.
Sven L. schrieb: > Man hat mir mal erzählt eine niederohmige Spannungsquelle schluckt das > einfach weg, aber wie gesagt die Versorgungspannung ist ausgefallen, Du > sagst jetzt da passiert trotzdem nichts? Ein 7805 schluckt da zum Beispiel gar nichts weg, weil der nur in die Schaltung einspeist (source), aber nicht aus der Schaltung abzieht (sink). Trotzdem wird die Spannung nicht hochlaufen, solange der Klemmenstrom niedriger als der normale Strombedarf der Schaltung ist. Denn was passiert, wenn über die Klemmdiode Strom fließt? Die Pufferkondensatoren der Schaltung laden sich auf. Spätestens wenn die Betriebsspannung der Schaltung erreicht ist, wird diese arbeiten und Strom verbrauchen. Damit wird die Spannung begrenzt. Aber das führt natürlich zu unschönen Effekten, zum Beispiel kann ein µC starten (brown-out-Reset), der Stromverbrauch steigt sprunghaft an, die Spannung fällt, der µC schaltet ab => ständiger Neustart. Und es kann auch nach hinten losgehen. Mir hat mal eine RS232 (-12V Ruhepegel) über eine Klemmdiode die Versorgungsspannung auf -0.6V gezogen. Eigentlich kein Problem, aber der Spannungsregler war so intelligent, daß er bei vorhandener negativer Spannung am Ausgang die Eingangsspannung nicht durchgeschalten hat => war das RS232-Kabel angesteckt, bekam die Schaltung beim Einschalten keine Spannung. 1. Mache die Widerstände vor den Klemmdioden ausreichend groß. 2. Sorge dafür, daß der mögliche Eingangsstrom über die Klemmdioden in Summe irgendwo verbraten werden kann (Anzeige-LED, TVS-Diode mit 6V).
An dieser Stelle schonmal vielen Dank, für die hilfreichen Antworten!
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.