Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transientenschutz KFZ


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Daniel S. (snipod)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Zusammen,
ich habe eine Frage bezüglich der Schutzschaltung für ein selbst 
gebautes Steuergerät, was ich in mein Auto einbauen will.

Bei meinem ersten Versuch habe ich, blauäugig wie ich bin, nicht an eine 
Schutzschaltung gedacht und da hat es mir glatt mein Steuergerät 
zerschossen :-)

Also es geht darum: Es soll ein Steuergerät werden, welches ein KFZ 
Relais und einige Magnetventile steuert. Dazu kommen noch der ein oder 
andere Sensor, eine Bluetooth Schnittstelle und eine CAN Bus 
Schnittstelle.

Für die Sensoren, die Schnittstellen und den µController möchte ich 
Schaltregler auf 5V (ON Semiconductor  NCV891234MW50R2G) und 3.3V (Texas 
Instruments  LM536003QDSXTQ1) nutzen, diese sind also relativ sicher vor 
Überspannungen und so weiter. Das Problem waren oder sind die 
Transistoren und MOSFets zum steuern der Magnetventile und des Relais.

Ich habe jetzt gesehen, dass es eine ISO7637 gibt, die die 
Standfestigkeit einer solchen Schaltung beschreibt... Die würde ich 
gerne weitesgehend erfüllen. Dafür habe ich eine Schutzschaltung 
entworfen, die seht ihr im Anhang.

Meine Nachgelagerte Schaltung zieht aus der Schutzschaltung bis zu 4A.

für L1 dachte ich an einen MSS1210-473MED 
(http://de.farnell.com/coilcraft/mss1210-473med/leist-indukt-47uh-4-6a-20-6mhz/dp/2288335) 
und für die D_TVS an eine TPC16CAHM3/H 
(http://de.farnell.com/vishay/tpc16cahm3-h/tvs-diode-1-5kw-13-6v-to277a/dp/2535141RL)

Bei den Dioden 1-4 bin ich mir unsicher...

Kann mir da jemand helfen beziehungsweise das ganze verifizieren oder 
mir erklären, was ich ggf. falsch gemacht habe oder, was noch dazu muss?

VIELEN Dank(!!!) und viele Grüße

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Deine vier Dioden sind ein Brückengleichrichter. Damit ist es egal 
wierum man die Schaltung anschliesst, bzw sie läuft auch mit 
Wechselstrom.


Vergiss ein für alle Mal diesen Bullshit mit der Spule und der 
Transientendiode! Auch wenn das in irgendwelchen "FAQs" steht wird es 
trotzdem nicht besser. Neben der ISO7637 gibt es auch noch eine LV124.

Deine Schaltung muss am Eingang 35 V aushalten. Punkt. Wenn sie das 
nicht tut, wirf sie weg und bau eine neue.

Automotive-zertifizierte Bauteile (AEC-Q100) halten >36 V am Eingang 
aus. Damit sind Controller und Sensorik geschützt. Überlastung der 
Aktoren vermeidet man durch Spannungsmessung und Abschaltung per 
Mikrocontroller.

Die kleinen ISO-Pulse machst Du mit einer einfachen Verpolschutzdiode 
und einem Elko platt. Für Controller und Lastkreis getrennte Dioden 
nehmen, dann saugt der Motor nicht dem Controller die Energie weg.



Der Loaddump-Puls (32 V für 300 ms) und der Jumpstart (27 V für 60s) 
kommen aus einer Lichtmaschine mit Batterie dahinter, deren Strom nur 
durch die Kabel begrenzt wird. Mein Prüfplatz (Teseq PA5840) drückt da 
bei Bedarf 300 A durch. Darauf müsstest Du Spule und 16V-Diode auslegen!

von Feldkurat K. (feldkurat)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:
> Kann mir da jemand helfen beziehungsweise das ganze verifizieren oder
> mir erklären, was ich ggf. falsch gemacht habe oder, was noch dazu muss?

Zuerst einmal verifizieren:

Daniel S. schrieb:
> Bei meinem ersten Versuch habe ich, blauäugig wie ich bin, nicht an eine
> Schutzschaltung gedacht und da hat es mir glatt mein Steuergerät
> zerschossen :-)

1. Glaube ich nicht.

Daniel S. schrieb:
> Also es geht darum: Es soll ein Steuergerät werden,....

2. Soll werden? Warum baust Du das erste nicht noch einmal genau so auf? 
Angeblich fehlte doch nur die Schutzschaltung.

Daniel S. schrieb:
> Dafür habe ich eine Schutzschaltung
> entworfen, die seht ihr im Anhang.

Woraus soll die Schaltung gespeist werden? Aus einem Generator im 
Anhänger?
Ich frage nur wegen der sinnlosen Brückengleichrichtung -denn es braucht 
eine direkte Masseverbindung -keine, in der noch eine Diode liegt.

soul e. schrieb:
> Vergiss ein für alle Mal diesen Bullshit mit der Spule und der
> Transientendiode! Auch wenn das in irgendwelchen "FAQs" steht wird es
> trotzdem nicht besser. Neben der ISO7637 gibt es auch noch eine LV124.
>
> Deine Schaltung muss am Eingang 35 V aushalten. Punkt.

Genau so! Endlich mal jemand, der keine 17 Jahre alte FAQ wiederkäut, 
deren Inhalt mit der Realität nichts mehr gemein hat.

-Feldkurat-

von Daniel S. (snipod)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo und schon mal vielen Dank für die Antworten.

Ich werde schauen dass ich Eure Fragen bzw. Aussagen der Reihe nach 
durchgehe.

Feldkurat K. schrieb:
> 1. Glaube ich nicht.

Ist aber so. Zumindest Teilweise. Die Bauteile hinter dem 
Spannungswanlder haben es unbeschadet überstanden, aber die MOSFETs zum 
Schalten des Ventils und des Relais hat es durchgehauen. (In meinem 
Prototypen gibt es erst mal nur ein Ventil und ein Relais)

Feldkurat K. schrieb:
> 2. Soll werden? Warum baust Du das erste nicht noch einmal genau so auf?
> Angeblich fehlte doch nur die Schutzschaltung.

Ich habe mir bei Aisler für schmales Geld direkt eine Platine machen 
lassen. Ich muss noch die defekten MOSFETs austauschen, dann kann ich 
das ganze mit einer Schutzschaltung ausprobieren... Dafür brauch ich 
aber erst mal die korrekte Schutzschaltung.

Feldkurat K. schrieb:
> Woraus soll die Schaltung gespeist werden? Aus einem Generator im
> Anhänger?

Vom Bordnetz natürlich... Der Gleichrichter soll als Verpolschutz 
dienen.

Feldkurat K. schrieb:
> -denn es braucht
> eine direkte Masseverbindung -keine, in der noch eine Diode liegt.

Warum? Ich würde es gerne verstehen und nicht nur akzeptieren.

soul e. schrieb:
> Deine vier Dioden sind ein Brückengleichrichter. Damit ist es egal
> wierum man die Schaltung anschliesst

Das war meine Intention... Oder hat das bestimmte Probleme zur Folge, 
die mir unbekannt sind?

soul e. schrieb:
> Vergiss ein für alle Mal diesen Bullshit mit der Spule und der
> Transientendiode!

Alles klar, dann muss / will ich aber auch die andere Schutzschaltung 
verstehen!

soul e. schrieb:
> Deine Schaltung muss am Eingang 35 V aushalten. Punkt. Wenn sie das
> nicht tut, wirf sie weg und bau eine neue.

Das würde wohl auf Dauer die TVS-Diode grillen, also weg damit!

soul e. schrieb:
> Automotive-zertifizierte Bauteile (AEC-Q100) halten >36 V am Eingang
> aus. Damit sind Controller und Sensorik geschützt.

Das ist doch schon mal sehr gut!

soul e. schrieb:
> Überlastung der
> Aktoren vermeidet man durch Spannungsmessung und Abschaltung per
> Mikrocontroller.

Wie mache ich das am besten? Ohne zu Riskieren, dass ich den µController 
mit der Eingangsspannung zerschieße...? Ein einfacher Spannungsteiler 
wird wohl eher nicht des Rätsels lösung sein, oder?

soul e. schrieb:
> Für Controller und Lastkreis getrennte Dioden
> nehmen, dann saugt der Motor nicht dem Controller die Energie weg.

So, wie die Schaltung im Anhang? Welche Dioden würdest Du da nehmen?




Ich habe noch eine Schaltung mit Diode, Widerstand, MOSFET und Elko 
gefunden http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz

Wäre sowas auch zielführend?

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:

> Ist aber so. Zumindest Teilweise. Die Bauteile hinter dem
> Spannungswanlder haben es unbeschadet überstanden, aber die MOSFETs zum
> Schalten des Ventils und des Relais hat es durchgehauen. (In meinem
> Prototypen gibt es erst mal nur ein Ventil und ein Relais)

Die MOSFETs sehen beim Abschalten die doppelte Betriebsspannung. Das 
kann man mit Freilaufdioden am Verbraucher reduzieren, aber um sicher zu 
gehen sollten da 60 V-Typen sein.


> soul e. schrieb:
>> Deine vier Dioden sind ein Brückengleichrichter. Damit ist es egal
>> wierum man die Schaltung anschliesst
>
> Das war meine Intention... Oder hat das bestimmte Probleme zur Folge,
> die mir unbekannt sind?

Deine Masse ist nicht die Fahrzeugmasse. Das willst Du nicht wenn du 
Kommunikationsschnittstellen betreibst (CAN, LIN) oder externe Sensoren 
oder Lasten auf externe Massepunkte referenzieren (generell unschön aber 
spart halt Kabel).


> soul e. schrieb:
>> Überlastung der
>> Aktoren vermeidet man durch Spannungsmessung und Abschaltung per
>> Mikrocontroller.
>
> Wie mache ich das am besten? Ohne zu Riskieren, dass ich den µController
> mit der Eingangsspannung zerschieße...? Ein einfacher Spannungsteiler
> wird wohl eher nicht des Rätsels lösung sein, oder?

Hinter die Verpolschutz-Diode kommt ein Spannungsteiler. Aus 
Ruhestrom-Gründen ist der über einen Transistor abschaltbar (PNP in der 
Plusleitung, DTA114 oder PNP-NPN PIMD3 oder sowas. Oder der INH-Ausgang 
vom LIN-Transceiver). Der Spannungteiler teilt die Bordspannung auf den 
Wertebereich Deines ADCs herunter (also durch fünf oder so). Der obere 
Widerstand ist so bemessen, dass beim Loaddump, wenn mehr als 5 V am 
Controllerpin anliegen, dessen maximum injection current nicht 
überschritten wird. Wenn der Controllerhersteller diesen nicht 
spezifiziert hat, dann nimm 47 kOhm / 10 kOhm. Den Kondensator am 
ADC-Pin so bemessen, dass die Zeitkonstante zu Deiner Abtastrate (z.B. 1 
ms) passt.

Die Spannung misst Du im 10 ms-Task. Wenn sie über 16 V liegt, lässt Du 
einen Zähler laufen. Wenn der 5 s erreicht (oder was Deine Peripherie 
halt thermisch abkann) schaltest Du alle Verbraucher ab. Nach 5 s unter 
15,5 V schaltest Du wieder an.

Wenn die Spannung über 20 V liegt schaltest Du nach 100 ms ab.



> So, wie die Schaltung im Anhang? Welche Dioden würdest Du da nehmen?

Genau so. An den Steckerpin kommt ein Keramikkondensator (100 nF/50 V 
biegefest oder 2x 220 nF in Reihe). Als Controller-Diode kannst Du eine 
S1J nehmen, (1N4007 in SMD), als Lastdiode für 4 A eine S5J (die 
ziemlich heiss wird) oder einen aktiven Verpolschutz wie

> Ich habe noch eine Schaltung mit Diode, Widerstand, MOSFET und Elko
> gefunden http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz


Am Eingang Deines Schaltreglers wirst Du parallel zum Elko noch 4,7 mF / 
50 V keramisch brauchen, zumindest wenn Du im Auto noch Radio hören 
willst. Bzgl des Layouts finden ich beim oben genannten Autor auch 
einige Tips, die man berücksichtigen sollte.

von Daniel S. (snipod)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Die MOSFETs sehen beim Abschalten die doppelte Betriebsspannung. Das
> kann man mit Freilaufdioden am Verbraucher reduzieren, aber um sicher zu
> gehen sollten da 60 V-Typen sein.

Es waren/sind IRF540 mit einer 1N4004 als Freilaufdiode

soul e. schrieb:
> Deine Masse ist nicht die Fahrzeugmasse. Das willst Du nicht wenn du
> Kommunikationsschnittstellen betreibst (CAN, LIN) oder externe Sensoren
> oder Lasten auf externe Massepunkte referenzieren (generell unschön aber
> spart halt Kabel).

Macht Sinn! Stimmt also die Masse durch eine Diode nicht mehr, also das 
Potential verschiebt sich?


Bezüglich der Spannungsmessung siehe angehängte Schaltung. Ich habe 
deine 47k und 10k genommen, da ich tatsächlich keine Angaben zum 
ATmega2560 gefunden habe. Wenn jemand die Info hat, nur her damit!

Der Kondensator ist mit 10nF so bemessen, das die Zeitkonstante 0.47ms 
beträgt. Wenn ich die Spannung also mit 1ms abtaste, sind zwei 
Zeitkonstanten rum und die Spannung auf über 90%

soul e. schrieb:
> oder einen aktiven Verpolschutz wie

Hab ich jetzt mal so umgesetzt...

soul e. schrieb:
> Am Eingang Deines Schaltreglers wirst Du parallel zum Elko noch 4,7 mF /
> 50 V keramisch brauchen, zumindest wenn Du im Auto noch Radio hören
> willst.

Ich finde keinen 4,7mF Keramik Kondensator :-( Kannst Du mir sagen wo 
ich sowas finde und warum genau ich den brauche? Stichwort EMV?

In der Schaltung im Anhang ist außerdem noch beispielhaft die 
Beschaltung einer Last. Das würde ich dann einfach für jedes 
Magnetventil / Relais so ausführen und, wie du beschrieben hast, bei 
Überspannung abschalten.

Reicht das so aus?

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
µF, nicht mF. Sowas: 
https://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1206/X7R-G1206-4-7-50/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=8049&ARTICLE=89739

Aber an KL30 lieber vom Markenhersteller.


Deine MOSFET-Ansteuerung überrascht mich, das kenne ich so noch nicht. 
Soll der im Ruhezustand an sein und über den Transistor ausgeschaltet 
werden? Ansonsten hätte ich es umgekehrt gemacht, Widerstand nach Masse 
und PNP zum Einschalten.

Die Richtung mit Widerstand braucht relativ lange um die Gatekapazität 
umzuladen. Für PWM ist das eher nichts, da wäre ein 
Push-Pull-Gatetreiber (oder ein FET mit Vth um 2,5 V) besser.

Durch Transienten sollte der jedenfalls nicht kaputtgehen. Eher durch zu 
lange im analogen Bereich betreiben.

von Daniel S. (snipod)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Deine MOSFET-Ansteuerung überrascht mich, das kenne ich so noch nicht.
> Soll der im Ruhezustand an sein und über den Transistor ausgeschaltet
> werden? Ansonsten hätte ich es umgekehrt gemacht, Widerstand nach Masse
> und PNP zum Einschalten.

Du hast recht, da hat sich der Fehlerteufel eingeschlichen...

soul e. schrieb:
> Für PWM ist das eher nichts

Brauche ich auch nicht...

soul e. schrieb:
> (oder ein FET mit Vth um 2,5 V)

Gibt es nicht vielleicht sogar einen geeigneten LogicLevel FET? Dann 
könnte ich mir den Transistor ganz sparen... Oder reicht die 2x 
Übersteuerung schon aus?

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

Daniel S. schrieb:
> Stimmt also die Masse durch eine Diode nicht mehr, also das
> Potential verschiebt sich?

Dadurch hebst Du die Masse Deiner Steuerung um ca. 0,7V an (Flußspannung 
der SI-Diode) - somit können Deine Signal-Pegel in einen unerlaubten 
Bereich kommen.

Hätte ich so aber noch nicht aufgebaut und deshalb auch nur zusammen 
gereimt ;)

MfG

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> aber die MOSFETs zum Schalten des Ventils
> und des Relais hat es durchgehauen.

Das ist typisch, wenn man auf Freilaufdioden verzichtet.

> mit einer 1N4004 als Freilaufdiode

Das ist eine Gleichrichterdiode. Da würde ich mal weiter
nachforschen, viellecht ist sie einfach zu träge.

> Der Gleichrichter soll als Verpolschutz dienen.

Wie gesagt hast du dann aber kein gemeinsames Massepotential
was niemand erwarten wird. Damit handelst du Dir mehr
Probleme ein, als Vorteile. Stell Dir z.B. nur mal vor,
jemand schließt ein Ventil an, dessen Minus-Pol mit dem
Gehäuse verbunden ist. Zeichne dann mal in den Schaltplan
ein, welchen Weg der Strom nimmt.

>> Überlastung der Aktoren vermeidet man durch Spannungsmessung
>> und Abschaltung per Mikrocontroller.

> Wie mache ich das am besten?

Entschuldige, aber wer Elektronik für KFZ entwickelt, sollte
so etwas nicht fragen müssen. Lerne erstmal, den ADC Eingang des
Mikrocontrollers zu verwenden. Und dann lerne, was ein
Spannungsteiler ist.

> Ein einfacher Spannungsteiler wird wohl eher nicht des
> Rätsels lösung sein, oder?

Begründe das, dann kann man Dir helfen.

> da ich tatsächlich keine Angaben zum
> ATmega2560 gefunden habe.

Im Datenblatt steht doch klar drin, welche Spannungen der
ADC bei welchen Einstellungen (Referenzen) erfassen kann. Es
steht auch drin, wie hoch die Spannung an Pin maximal sein darf.
Um Dir schnell zu helfen: Lege deinen Spannungsteiler als 1/20
aus, denn der ADC misst gerne Spannungen bis 2,56 Volt. Außerdem
sollte der kleinere Widerstand des Spannungsteilers nicht mehr
als 10k Ohm haben. Man kann das noch präziser ausarbeiten, aber
ich denke, das würde Dir nicht helfen.

> Welche Dioden würdest Du da nehmen?

Logischerweise welche, die den Strom und die Spannung aushalten.
Und dann sollte ihre Bauart noch zur Produktionsweise passen.
SMD Bestückungsautomaten tun sich z.B. mit bedrahteten Bauteilen
schwer.

> (Lothar Millers Verpolschutz)
> Wäre sowas auch zielführend?

Nicht wirklich. Ein Verpolschutz macht doch nur Sinn, wenn du
davon ausgehst, daß totale Volldeppen dein Gerät einbauen werden.
Dann musst du aber auch noch gegen ganz andere Sachen schützen.
Überlege Dir mal, warum wohl sonst kein anderes Einbaugerät über
einen Verpolschutz verfügt.

> Ich finde keinen 4,7mF Keramik Kondensator

So große Kondensatoren gibt es ja auch gar nicht in dieser Bauform.
Da nimmt man Elektrolytkondensatoren.

: Bearbeitet durch User
von Daniel S. (snipod)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan U. schrieb:
> Wie gesagt hast du dann aber kein gemeinsames Massepotential
> was niemand erwarten wird. Damit handelst du Dir mehr
> Probleme ein, als Vorteile. Stell Dir z.B. nur mal vor,
> jemand schließt ein Ventil an, dessen Minus-Pol mit dem
> Gehäuse verbunden ist. Zeichne dann mal in den Schaltplan
> ein, welchen Weg der Strom nimmt.

Verstanden.

Stefan U. schrieb:
> Entschuldige, aber wer Elektronik für KFZ entwickelt, sollte
> so etwas nicht fragen müssen. Lerne erstmal, den ADC Eingang des
> Mikrocontrollers zu verwenden. Und dann lerne, was ein
> Spannungsteiler ist.

Ist mir beides geläufig. Meine Frage zielte eher darauf ab, wie ich das 
anstelle ohne den µController zu zerstören, was mich auf das bringt:

Stefan U. schrieb:
> Begründe das, dann kann man Dir helfen.

Da ich die höhe der Überspannung ja nicht genau kenne, muss ich von 
einem "Worst Case" ausgehen... sagen wir mal das wären eine 
Spannungsspitze von 100V, dann müsste ich, um auf die 2,56V zu kommen 
einen Spannungsteiler mit einem Faktor von ca. 40 nehmen. Wenn ich jetzt 
den Faktor 40 auf die 20V anwende, bleiben noch 0,5V übrig.. ist halt 
nicht mehr gerade viel der Unterschied dann zwischen 16V, 20V, 22V. 
Deshalb dachte ich, dass man da etwas mit einem Komparator bauen könnte 
oder so etwas in die Richtung...

Stefan U. schrieb:
> Ein Verpolschutz macht doch nur Sinn, wenn du
> davon ausgehst, daß totale Volldeppen dein Gerät einbauen werden.

Hatte gelesen, dass das Teil der Norm sei.

Stefan U. schrieb:
> m Datenblatt steht doch klar drin, welche Spannungen der
> ADC bei welchen Einstellungen (Referenzen) erfassen kann.

Das hatte ich auch gefunden... soul eye sprach aber von einem maximalen 
Strom.

soul e. schrieb:
> dessen maximum injection current nicht
> überschritten

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:

> Da ich die höhe der Überspannung ja nicht genau kenne, muss ich von
> einem "Worst Case" ausgehen... sagen wir mal das wären eine
> Spannungsspitze von 100V, dann müsste ich, um auf die 2,56V zu kommen
> einen Spannungsteiler mit einem Faktor von ca. 40 nehmen. Wenn ich jetzt
> den Faktor 40 auf die 20V anwende, bleiben noch 0,5V übrig.. ist halt
> nicht mehr gerade viel der Unterschied dann zwischen 16V, 20V, 22V.

Richtig. Daher legt man den Spannungsteiler so aus, dass der benötigte 
Spannungsbereich in den Wertebereich des ADC abgebildet wird. Bei mir 
sind das üblicherweise 0..28 V auf 0..5 V. Wenn Dein Controller nur bis 
2,56 V messen kann dann halt entsprechend anpassen.

Im nächsten Schritt musst Du sicherstellen, dass bei den auftretenden 
Überspannungen keine Schädigung des ADC-Eingangs auftritt. Bei 32 V 
liegen theoretisch 5,6 V am Controllerpin und werden durch die interne 
Schutzdiode auf VDD geklemmt. Dadurch fliesst ein Strom in den 
Controllerpin und durch ebendiese Schutzdiode. Das ist der injection 
current.

Den gibt nicht jeder Hersteller in seinem öffentlichen Datenblatt an, 
meist bekommt man ihn nur auf Nachfrage. Atmega verwenden wir nicht, die 
sind eher was für private Nutzung. Daher kenne ich dafür keine Zahlen. 
Bei typischen Automotive-Controllern sind meist 0,2 mA ohne 
Beeinflussung der ADC-Genauigkeit erlaubt. Ströme bis 2 mA erhöhen den 
Messfehler auf den nicht betroffenen AD-Kanälen um bis zu 5 LSB (der 
betroffene zeigt ja eh Maximum 0x3FF an), höhere Werte sind verboten.



Um die kurzen Pulse brauchst Du Dir bei der Auslegung keine Gedanken 
machen, die werden durch den Elko und die Verpolschutzdiode abgefangen 
und plattgedrückt. Kritisch sind hier nur Jumpstart und Loaddump.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> muss ich von einem "Worst Case" ausgehen

Nein, gehe von 35V aus, mehr ist nicht nötig. Und selbst dann wird der 
Widerstand deines Spannungsteilers zusammen mit den "ESD Schutzdioden" 
(Stichwort zum Googlen) den Eingang wirksam beschützen. Gerade an dieser 
Stelle ist ein wirksamer Schutz besonders einfach (bzw. ergibt sich von 
ganz alleine).

Wegen dem maximalen injection Strom: Kurzzeitig, um den µC vor Spikes zu 
schützen, vertragen die ESD Dioden eine ganze Menge Strom. Im Datenblatt 
ist kein konkreter Wert angegeben. Es ibt eine Application Note, in der 
steht drin, daß Atmel maximal 2mA Dauerstrom empfiehlt. Ich weiß aber 
aus Erfahrung, daß diese Dioden kurzzeitig weit über 10mA vertragen - 
allerdings sind danach Fehlfunktionen bis zum nächsten Strom aus/an 
nicht mehr ausgeschlossen.

Bei 5V SPannungsversorgung darfst du bis zu 5,5V an die Eingänge 
anlegen, auch wenn der Messbereich auf 0..2,56V eingestellt ist. Mit 
einer einfachen 4V Zenerdiode kannst du diese ESD Dioden beschützen. Bei 
Überspannung würde die Zenerdiode den Strom ableiten.

> Um die kurzen Pulse brauchst Du Dir bei der Auslegung keine Gedanken
> machen, die werden durch den Elko und die Verpolschutzdiode abgefangen
> und plattgedrückt.

Ich glaube, damit meint er die Stromversorgung, und ich stimme ihm da 
voll zu. Auch Eingänge kann man mit Widerständen und Kondensatoren 
(=Tiefpass) vor großen aber kurzen Impulsen schützen.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Die MOSFETs sehen beim Abschalten die doppelte Betriebsspannung.
Die Begründung dafür würde mich interessieren.
Ich kenne das bisher so, dass beim Abschalten einer Induktivität der 
Strom einfach weiterfließen will und dadurch die Spannung so weit 
ansteigt, bis das der Fall ist. Dabei können auch Spanungen bis zum 
Überschlag (sichtbarer Funke) auftreten.

Daniel S. schrieb:
> aber die MOSFETs zum Schalten des Ventils und des Relais hat es
> durchgehauen.
Daniel S. schrieb:
> Es waren/sind IRF540 mit einer 1N4004 als Freilaufdiode
Welche Gatespannung hast du den Mosfets gegeben?
Wie schnell schaltest du die durch?

Stefan U. schrieb:
>> mit einer 1N4004 als Freilaufdiode
> Das ist eine Gleichrichterdiode. Da würde ich mal weiter
> nachforschen, viellecht ist sie einfach zu träge.
Sie ist schnell genug, denn bei der Freilaufdiode kommt es nur darauf 
an, schnell leitend zu werden. Die hohe Sperrverzugszeit der 1N4004 
kommt hier (beim langsamen Schalten von Ventilen oder Relais) gar nicht 
zum tragen.

: Bearbeitet durch Moderator
von ● Des I. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:
> Es soll ein Steuergerät werden, welches ein KFZ
> Relais und einige Magnetventile steuert.

La cucaracha,
La cucaracha
...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
> La cucaracha

Was willst du uns damit sagen?
Das Woet bedeutet "Kakerlake" und es gibt einen Song dazu. Ich sehe hier 
jedoch keinen Zusammenhang zum Thema.

: Bearbeitet durch User
von Andrew T. (marsufant)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
● J-A V. schrieb:
> La cucaracha,
> La cucaracha
> ...

= es klappern die Magnetteile fröhlich.


Stefan U. schrieb:
>
> Was willst du uns damit sagen?

Das will er damit sagen.
Profis kennen dies Phänomen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas O. (kosmos)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Schaltung mit einer Drosselspule und Supressordiode ist ja nichts 
weiter als die üblich Schaltung mittels Z-Diode und 
Begrenzungswiderstand. Sie hat aber einige Vorteile.

1. Kann die Drosselspule bedingt durch die größere Oberfläche des 
Drahtes mehr ab als ein Widerstand.
2. Wirkt sie zusätzlich als Tiefpass, den man mit einem Kondensator in 
der Flankensteilheit noch verbessern kann.
3. Kann eine Supressordiode kurzzeitig viel mehr abführen als eine 
Z-Diode.

Auslegen muss man das natürlich auf das Gerät trotzdem.

Doppelte Spannungfestigkeit des Transistors halte ich auch für sehr 
optimistisch. Ich verwende hier mind. 100V Typen. Bei älteren 
Steuergeräten die ich geöffnet habe waren da meist 60/75V Typen 
(Einspritzventile) verbaut.

Habe aber auch schon Taktventile (Ladedruckregelung) am Oszi gehabt die 
100 V Impulse ohne Freilaufdiode produzierten.

Wenn du auf erprobtes zurückgreifen willst schau dir mal die Schaltpläne 
der Megasquirt an, dort findet man die verschiedesten Beschaltungen der 
Ein-/Ausgänge.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas O. schrieb:

> 3. Kann eine Supressordiode kurzzeitig viel mehr abführen als eine
> Z-Diode.

Früher, zu Zeiten des Schaffner NSG5500, wurde der Loaddump-Puls über 
eine Kondensatorbatterie erzeugt und mit einer Klemmdiode auf die 
gewünschte Höhe beschnitten. Da kam eine bestimmte Energiemenge raus. 
Die konnte man über Induktivitäten oder Kapazitäten umverteilen und über 
Suppressordioden verheizen.

Das ist heute nicht mehr so.

Der Loaddump-Puls nach LV124 kommt aus einem Arbiträrgenerator und wird 
von einem 1 kW-Verstärker auf den gewünschten Pegel gebracht. Das Ding 
schiebt bis zu 300 A raus.

Zeig mit die Supressordiode, die 300 A für 300 ms aushält. Anstieg und 
Abfall darfst Du gerne mit Induktivitäten verzögern.


Automotive-Prozesse haben Durchbruchspannungen jenseits der 36 V. 
AEC-Q100-qualifizierte Bauteile werden von allen OEM ausnahmslos 
gefordert. Es gibt daher exakt Null Gründe für irgendwelche 
Pfuschlösungen mit Spulen und Dioden, wenn alle offiziell einsetzbaren 
Komponenten ohnehin für diesen Lastfall spezifiziert sind.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Es gibt daher exakt Null Gründe für irgendwelche
> Pfuschlösungen mit Spulen und Dioden, wenn alle offiziell einsetzbaren
> Komponenten ohnehin für diesen Lastfall spezifiziert sind.

Mir ist auch nicht klar, warum man da unbedingt den Einsatz von 
automotive zertifizierten Teilen vermeiden will. Immerhin wurde z.B. der 
robuste Highside Smartswitch ja nicht morgen erfunden, sondern schon vor 
einigen Jahren.
Einfach mal auf den Schrottplatz gehen und einige ECUs demontieren, da 
sieht man, wie die Jungs das machen.

von Michael Nebler (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Habe dir jetzt das aufmerksam durchgelesen, komme aber aus dem Staunen 
nicht mehr raus. Heißt es, die seit vielen Jahren presente 
Schutzschaltung aus der DSE-FAQ mit der Surperssor-Diode und der 
47mH-Spule ist schrott? Ein einfacher Elko mit 36V reicht aus, um dem 
Armageddon im KFZ was gegenzusetzen??

von ● Des I. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan U. schrieb:
>> La cucaracha
>
> Was willst du uns damit sagen?
> Das Wort bedeutet "Kakerlake" und es gibt einen Song dazu. Ich sehe hier
> jedoch keinen Zusammenhang zum Thema.

der Zusammenhang ist durchaus da.

no nie 'ne Autofanfare gehört?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Michael Nebler schrieb:
> Heißt es, die seit vielen Jahren presente
> Schutzschaltung aus der DSE-FAQ mit der Surperssor-Diode und der
> 47mH-Spule ist schrott?

Die Drossel ist eine gute Idee (wobei ein 47mH Monster sicher nicht 
immer gebraucht wird), aber die Suppressor Diode führt einen 
aussichtslosen Kampf.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Matthias S. schrieb:

> Die Drossel ist eine gute Idee (wobei ein 47mH Monster sicher nicht
> immer gebraucht wird), aber die Suppressor Diode führt einen
> aussichtslosen Kampf.

Die Drossel fühlt sich wohl zwischen zwei Elkos (hinter dem 
Verpolschutz!) und verbessert dort den Radioempfang.

von Thomas G. (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Zeig mit die Supressordiode, die 300 A für 300 ms aushält. Anstieg und
> Abfall darfst Du gerne mit Induktivitäten verzögern.

Automotiv zertifizierte Bauteile hin oder her, den Sinn des Widerstandes 
hast du wohl nicht verstanden, deswegen muss die Supressordiode auch 
keine 300A abführen, wenn man es richtig auslegt.

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael Nebler schrieb:
> Ein einfacher Elko mit 36V reicht aus, um dem
> Armageddon im KFZ was gegenzusetzen??

Natürlich nicht, die Testimpulse sind bekannt und liegen deutlich über 
35V.

http://www.testforce.com/testforce_files/Seminars/SpirentAutomotiveSeminar2016/SpirentAutomotiveLV124-LV148V.pdf

Aber es gibt Bereiche mit geringeren Anforderungen im KFZ, da reichen 
geringere Spannungsfestigkeiten.

Die Drosselspule in der dse-faq ist auch nicht dazu da, den 
Spannungsanstieg an der Transil-Diode zu verlangsamen, sondern 
hochfrequente Eintreuungen in die Zuleitung abzublocken, die eine so 
hohe Frequenz haben, daß sie der Eingangselko nicht abblockt, und der 
Spannungsregler nicht ausregelt sondern durchlässt.

Schliesslich will man nicht, das das ABS im Takt der 
Mobilfunksendesignale taktet.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas G. schrieb:

> Automotiv zertifizierte Bauteile hin oder her, den Sinn des Widerstandes
> hast du wohl nicht verstanden, deswegen muss die Supressordiode auch
> keine 300A abführen, wenn man es richtig auslegt.

Du hast eine Spule in Reihe und eine Diode nach Masse. Ein Widerstand 
ist nirgends vorhanden. Was genau willst Du jetzt auslegen?

von Thomas G. (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
man nimmt eine Drossel die eben auch den benötigten Widerstandswert hat. 
Und ein paar Ohm erlauben eben bei einem 100V Impuls schon keinen 
Stromfluß mehr von 300A.

Und die Impulsbelastbarkeit einer drahtgewickelten Drosselspule ist 
bestimmt höher als bei einem 08/15 Widerstand, da auch nicht jeder 
Bastler hat hier impulsfeste ausführungen rumliegen.

von Daniel S. (snipod)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sorry ich hatte die letzten paar Tage nicht wirklich Zeit um hierauf 
einzugehen, jetzt will ich mich aber auch mal wieder zu Wort melden.

Ich habe jetzt zwischen zwei Elkos eine Drossel gepackt und noch 4,7µF 
keramisch dahinter gepackt. Wäre diese Schaltung zielführend?

Alternativ: Könnte man auch einfach einen groß genug Dimensionierten, 
Automotive Zertifizierten Spannungsregler als Schutzschaltung verwenden? 
z.B. den TI TPS54560B-Q1 
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54560b-q1.pdf

Viele Grüße

von THOR (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
C1 stellt eine kapazitive Last für D1 dar. Ich würde den weglassen, 
Aufgabe eines Transientenschutzes ist es nicht, das KFZ Netz schön 
abzupuffern. Das können irgendwelche Glühbirnen erledigen.

von THOR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bzw. nicht weglassen sondern durch 100n Kerko ersetzen. Dann haste nen 
ESD Schutz.

von THOR (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:
> Alternativ: Könnte man auch einfach einen groß genug Dimensionierten,
> Automotive Zertifizierten Spannungsregler als Schutzschaltung verwenden?
> z.B. den TI TPS54560B-Q1
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54560b-q1.pdf

Natürlich. Wenn das steht dass das Ding den Load Dump überlebt, dann 
überlebt es den auch.

Dann kannst du dir die Spule schenken und brauchst nur nen ESD Schutz. 
Also nen 100n wie oben gesagt.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
THOR schrieb:

> Bzw. nicht weglassen sondern durch 100n Kerko ersetzen. Dann haste nen
> ESD Schutz.

Die beiden Elkos und die Spule bilden einen Pi-Filter. Der verhindert 
dass leitungsgebundene Störungen ins Bordnetz gekoppelt werden.

Auf welcher Frequenz arbeitet Dein Schaltregler? Mit 100nF ist die 
Grenzfrequenz des LC-Filters sehr hoch. Damit wirst Du kaum die 
Grundwelle erwischen.

http://elektronik-kurs.net/elektrotechnik/lc-filter/


Wenn es nichts zu entstören gibt, brauchst Du keinen Filter. Dann 
reichen 100 nF - Diode - Elko - Keramikkondensator - Spannungsregler - 
Keramikkondensator.

: Bearbeitet durch User
von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Daniel S. schrieb:

> Ich habe jetzt zwischen zwei Elkos eine Drossel gepackt und noch 4,7µF
> keramisch dahinter gepackt. Wäre diese Schaltung zielführend?

Die Grenzfrequenz des Pi-Filters hängt ab von der Arbeitsfrequenz des 
Schaltreglers.

> Alternativ: Könnte man auch einfach einen groß genug Dimensionierten,
> Automotive Zertifizierten Spannungsregler als Schutzschaltung verwenden?
> z.B. den TI TPS54560B-Q1
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54560b-q1.pdf

Man verwendet automotive-taugliche Bauteile, damit man keine 
angefrickelten "Schutzschaltungen" braucht. Das o.g. Bauteil ist 
bordnetztauglich. Es braucht einen Verpolschutz (so denn Verpolung 
auftreten kann) und einen Entstörfilter am Eingang (um die Störungen aus 
dem Schaltregler vom Bordnetz fernzuhalten, nicht umgekehrt). Eben das 
tut Deine oben gezeigte Schaltung.

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Man verwendet automotive-taugliche Bauteile, damit man keine
> angefrickelten "Schutzschaltungen" braucht.

Na ja, automotive heisst nun nicht, daß die Bauteile die Bordspannung 
überleben, sondern daß sie den Temperaturbereich (übrigens 
unterschiedlich je nach Anwendung) und die AQI Qualitätsanforderungen 
erreichen.

Ob ein 'automotive' Spannungsregler dann mit oder ohne Schutz betrieben 
werden kann, liegt einerseits natürlich an ihm, andererseits am Platz an 
dem er verbaut wird.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Michael B. schrieb:
> soul e. schrieb:
>> Man verwendet automotive-taugliche Bauteile, damit man keine
>> angefrickelten "Schutzschaltungen" braucht.
>
> Na ja, automotive heisst nun nicht, daß die Bauteile die Bordspannung
> überleben,

Zitier vollständig.

"Man verwendet automotive-taugliche Bauteile, damit man keine 
angefrickelten "Schutzschaltungen" braucht. Das o.g. Bauteil ist 
bordnetztauglich."

von THOR (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
soul e. schrieb:
> Der verhindert
> dass leitungsgebundene Störungen ins Bordnetz gekoppelt werden.

Der Zweck ist ja auch, dass 100V Peaks von induktiven Schaltvorgängen 
nicht in dein Steuergerät kommen. Und ESD Schutz während der Produktion.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
THOR schrieb:

> Der Zweck ist ja auch, dass 100V Peaks von induktiven Schaltvorgängen
> nicht in dein Steuergerät kommen. Und ESD Schutz während der Produktion.

Ein Nebeneffekt, den der Elko mit übernimmt. Dafür reicht allerdings 
einer, Spule und zweiter Elko werden nicht benötigt.

Lies doch mal den oberen Teil des Threads ;-)

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.