Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Craw bar dimensionieren


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von TO (Gast)


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Hallo!

Habe vor, eine Schaltung vor Überspannung zuverlässig zu schützen. Die 
Schaltung wird von einem Schaltnetzteil mit 15V und 3A versorgt. Die 
Schaltung selbst braucht höchstens 2,5A, weshalb ich diese Sicherung 
eingebaut habe. Träge, denn es ist auch ein Motor in der Anlage drin.

Nun möchte ich eine Craw bar dort anhängen, sodass bei einem Defekt des 
Schaltnetzteils die Sicherung durchgebrannt wird.

Zwischen Schaltnetzteil und Sicherung möchte ich einen ELKO 
hineinhängen, sodass die Sicherung auch dann gekillt wird, wenn das 
Schaltnetzteil zwar eine hohe Spannung ausgibt, aber der Strom (aufgrund 
eines Defekts) nicht mehr erreicht wird.

Als Thyristor habe ich mir diesen hier ausgesucht:
https://www.conrad.at/de/thyristor-scr-triac-nxp-semiconductors-bt139-800-to-220ab-16-a-800-v-153419.html?insert=62

Nun weiß ich aber nicht, was ich als Kondensator nehmen soll.

Habe versucht, eine Träge 2,5A Sicherung durchzubrennen, indem ich 
zuerst einen 1000uF ELKO mit 12V geladen habe (12V sollten ja in meiner 
Schaltung auch mindestens anliegen) und dann einfach an die Sicherung 
gehalten habe. Die Sicherung hat mich wohl ausgelacht und ist heil 
geblieben...
Selbst mit 10.000uF ist es nicht durchgebrannt...

Welchen Wert soll nun der ELKO haben?? Zu viel darf's wohl auch nicht 
werden, damit das Schaltnetzteil nicht überfordert wird...

Bitte um Hilfe!

Danke im Voraus...

: Verschoben durch Moderator
von HildeK (Gast)


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Du willst kein Craw Bar, sondern eine Crowbar.

Eine Sicherung ist nicht dazu da, die Schaltung vor z.B. Überspannung zu 
schützen, sondern dich vor einem Brand.

TO schrieb:
> Selbst mit 10.000uF ist es nicht durchgebrannt...
Dann war er wohl für die Schmelzenergie der Sicherung noch zu klein. Es 
gibt auch flinke Sicherungen.

Wozu brauchst du einen fetten Elko? Die Crowbar wird im Falle eines nur 
noch geringen Stromes den aufnehmen und deine Spannung ist trotzdem weg 
von der Schaltung.

von (prx) A. K. (prx)


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Und wenn du an den Elko ein paar Nullen dranhängst und etwas Pech hast, 
dann kommt danach das SNT aufgrund zu hoher kapazitiver Last nicht hoch.

von Falk B. (falk)


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@TO (Gast)

>Nun möchte ich eine Craw bar dort anhängen, sodass bei einem Defekt des
>Schaltnetzteils die Sicherung durchgebrannt wird.

Ist diese Gefahr sooo hoch und deine Schaltung sooo teuer?

>Zwischen Schaltnetzteil und Sicherung möchte ich einen ELKO
>hineinhängen, sodass die Sicherung auch dann gekillt wird, wenn das
>Schaltnetzteil zwar eine hohe Spannung ausgibt, aber der Strom (aufgrund
>eines Defekts) nicht mehr erreicht wird.

Naja, da braucht man schon einen sehr großen, um nennenswert Energie zu 
speichern, um die Sicherung sicher durchbrennen zu lassen.

>https://www.conrad.at/de/thyristor-scr-triac-nxp-s...

Den kann man nehmen, wenn gleich es kein 800V Typ sein muss. Es reichen 
100V oder weniger, wenn gleich es da mangels Bedarf kaum welche gibt

>Selbst mit 10.000uF ist es nicht durchgebrannt...

Also laß ihn weg.

https://www.mikrocontroller.net/articles/TRIAC#Crow-Bar

von TO (Gast)


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Ich möchte, dass die Sicherung durchbrennt, wenn eine Überspannung 
auftritt.
Wenn z.B. aufgrund des Defektes immer noch 2A fließen können, kann doch 
was kaputt gehen oder brennen, wenn's schief läuft, nicht?

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Ich hatte es im 
Beitrag "Re: Schutz gegen Überspannung" schon 
mal erwähnt:

TO schrieb:
> Die Schaltung wird von einem Schaltnetzteil mit 15V und 3A versorgt. Die
> Schaltung selbst braucht höchstens 2,5A, weshalb ich diese Sicherung
> eingebaut habe.
Diese Sicherung wird an diesem Schaltnetzteil niemals auslösen, wenn das 
Schaltnetzteil kurzschlussfest ist. Denn eine 2,5A-T Schmelzsicherung 
hält auf Dauer mindestens das 1,5-fache (also 3,1A) oder sogar das 
Doppelte (mithin 5A) aus. Sie löst beim ca. 2,1-fachen Strom nach etwa 2 
Minuten aus.
An einem 3A Netzteil also: NIE.

TO schrieb:
> Ich möchte, dass die Sicherung durchbrennt, wenn eine Überspannung auftritt.
Dann brauchst du für dein "Brecheisen" ein deutlich stärkeres Netzteil 
oder schlauer: eine elektronische Sicherung.

: Bearbeitet durch Moderator
von Achim H. (anymouse)


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Da wirfst Du mehrere Fälle durcheinander.

Die Crowbar sorgt erstmal nur dafür, dass Deine Schaltung keine 
Überspannung abbekommt.

Wenn das Netzteil die 2A in den Kurzschluss liefert, jedoch nicht mehr, 
kannst Du in Deiner Schaltung kaum noch etwas machen (außer, ggf. über 
Relais etc. die Versorgung abklemmen).

TO schrieb:
> Wenn z.B. aufgrund des Defektes immer noch 2A fließen können, kann doch
> was kaputt gehen oder brennen, wenn's schief läuft, nicht?

Deiner Schaltung dürften die 2A kaum etwas ausmachen. Außerdem fällt an 
Deiner Schaltung aufgrund der Crowbar nur eine sehr geringe Spannung ab 
(mV?). Daraus ergibt sich, dass die Schaltung/Crowbar nur ganz wenig 
Leistung ( 2A * x mV = 2x mW) umsetzt -- da dürfte das kaum gefährlich 
werden.

Allerdings wird das ganze dann zum Problem der Versorgungsquelle. Wie 
geschützt ist die denn gegen den Kurzschluss? ;)


----


Weiterhin: Elko zwischen Netzteil und Sicherung heißt: Der Elko bleibt 
auch mit der Überspannung versorgt, wenn die Sicherung schon ausgelöst 
hat. Das fände ich nicht so toll.

von TO (Gast)


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Andererseits könnte ich auch eine 2A-Sicherung nehmen, nicht? Wenn er 
auf Dauer 3A aushält, brennt er mir bei 2,5A (die nur kurz auftreten) 
auch nicht durch...

Und du meinst, es wäre gar kein Problem, wenn die Crowbar dauerhaft 
eingeschaltet bliebe?

Selbst wenn für den Thyristor die 2 oder 3A Strom bei entsprechender 
Kühlung kein Problem wären - würde ein defektes Netzteil sowas dauerhaft 
aushalten, ohne zu brennen?

Ich mache mir deshalb Sorgen, weil das Gerät unbeaufsichtigt läuft...

von Michael B. (laberkopp)


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TO schrieb:
> wenn das Schaltnetzteil zwar eine hohe Spannung ausgibt,
> aber der Strom (aufgrund eines Defekts) nicht mehr erreicht wird.

Wie soll denn das passieren ?

Entweder die Regelung setzt aus und bratzt ungeregelt alles raus was 
geht,
oder das Netzteil geht aus.

Deine Szenerie kommt dabei nicht vor.

Wenn der Strom geringer ist als der Strombedarf der Schaltung, wird die 
Sicherung nicht auslösen, aber der Thyrister der crow bar auch nicht 
kaputt gehen, sondern das Netzteil in niedrige Spannung (1V) zwingen. 
Damit geht nichts kaputt.

Besonders geeignet wären Netzteile mit FoldBack Stromregelung.

: Bearbeitet durch User
von TO (Gast)


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Ich habe gemeint, dass das Netzteil zB. auf 16V hochgeht, die Crowbar 
auslöst und dann aber nur 2A abgibt. (Klar ist die Spannung dann nicht 
mehr 16V, aber die Crowbar bleibt leitend und belastet das Netzteil mit 
dem Kurzschluss)

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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TO schrieb:
> dass das Netzteil zB. auf 16V hochgeht
Warum sollte es das machen? Was ist das für ein windiges Teil?

von TO (Gast)


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Es ist ein Netzteil, das mehrere Spannungen liefern kann. Man kann es 
mit einem Schraubenzieher verstellen. Es ist ein Netzteil, das 
ursprünglich für Bürogeräte gedacht war. Ist aber, glaube ich, ein 
No-Name...

von Sibylle (Gast)


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Diese Beschreibung nützt aber wenig. Bitte nachsehen, was alles drauf 
steht.
(Drin steht?) Für gewöhnlich (*) sind solche NT höherer Leistung (und 
das ist hier der Fall) geregelt, und eine Überspannung am Eingang kommt 
so nicht zum Ausgang durch. Falls Du also keine Sicherheit für den Fall, 
die Schraube versehentlich zu hoch zu drehen, willst (oder willst 
DU???), ist die verbleibende Gefahr dann, daß eventuell beim 
Durchlegieren von Halbleitern was passiert. Bitte Netzteil 
identifizieren (auch wegen *).

von runni (Gast)


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von *.* (Gast)


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> Ich habe gemeint, dass das Netzteil zB. auf 16V hochgeht, die Crowbar
auslöst und dann aber nur 2A abgibt. (Klar ist die Spannung dann nicht
mehr 16V, aber die Crowbar bleibt leitend und belastet das Netzteil mit
dem Kurzschluss)

Netzteil mit Sperrwandler:
Nach Auslösen der Crowbar wird die Spannung am Netzteil wegen Überstrom 
zusammenbrechen, der Wandler im Netzteil wird stoppen weil ihm bei den 
üblichen Schaltungen primärseitig die Betriebsspannung wegbricht. 
Dadurch wird der Thyristor gelöscht, das Netzteil wird wieder anlaufen. 
Das Spielchen wiederholt sich.

von Dregodör Schahfsböck (Gast)


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*.* schrieb:
> Das Spielchen wiederholt sich.

Genau wie ich... schönes Beispiel, ich versuch's nochmal:

Das Netzteil muß identifiziert werden, weil man, ohne zu wissen, wie 
dieses reagiert, besser keine (!) Änderungen (dazu geh. auch 
Ergänzungen) vornimmt.

Wenn außen keinerlei Informationen zu finden sind (schon vorgekommen), 
muß man es notfalls öffnen. Vielleicht findet man auf der 
Gehäuse-Innenseite oder der Platine nützliche Bezeichnungen (zum 
Auffinden von Datenblatt oder Schaltplan). Wenn nicht, bleibt nur, sich 
den (wahrscheinlich vorhandenen) Steuerchip und/oder die Schaltung genau 
anzusehen.

"Einfach so was dran" - nein. Das gefährdet das Netzteil, und vielleicht 
sogar Dich (ob nun durch "Elektrischen Schlag" oder einen Brand).

von Dregodör Schahfsböck (Gast)


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Außer natürlich, Du hast Spaß an solch "Empirischen 
Live-Gefahren-Tests".

von TO (Gast)


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Ich werde es mir ansehen und mich dann melden.

Bis dahin: Was würdet ihr zur Schaltung sagen, die ich oben angehängt 
habe?
Das würde keinen Kurzschluss verursachen und die Schaltung einfach 
abschalten.
Zumindest gegen Spannungen, die der PMOS noch sperren kann, wäre die 
Schaltung geschützt.
Das Netzteil könnte auch nicht überfordert werden. Im abgeschalteten 
Zustand müsste das Netzteil einfach nur die paar Milliampere liefern, 
die durch Widerstände + Z-Diode + Thyristor fließen würden.

Sorry für die etwas komische Skizze, ist am Handy entstanden...

von TO (Gast)


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Sorry, ist wohl bisschen spät zum richtigen Denken, es passt hier 
natürlich ein N-MOSFET und kein P....

Anbei die neue, hoffentlich korrekte Schaltung!

von Hp M. (nachtmix)


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TO schrieb:
> Es ist ein Netzteil, das
> ursprünglich für Bürogeräte gedacht war.

Manche Netzteile haben so eine crow bar Schaltung schon eingebaut.
Schau mal nach, ob du einen  Thyristor im Ausgangskreis findest.

Ob der das Ereignis überlebt oder für alle Ewigkeiten durchlegiert 
bleibt, ist nicht wichtig.
Auch nicht, ob das Schaltnetzteil dabei noch mehr beschädigt wird, als 
es aufgrund des Auftretens des Fehlers ohnehin schon ist.

Im Übrigen ist es auch nicht nötig die Ausgangsspannung 
kurzzuschliessen, sondern man kann das genau so gut noch vor einer 
eventuellen Regelung am Siebelko tun.
Wenn von dort nichts mehr kommt, wird auch die Ausgangsspannung 
absinken.

Manche Linearregler, wie z.B. der 7812 überleben das Kurzschliessen 
ihrer Eingangsspannung allerdings nicht ohne weiteres, sondern benötigen 
eine Diode um den Rückstrom am Regler vorbei zu leiten.
Aber der Regler ist ja vielleicht schon kaputt, wenn die crow bar 
anspricht...

von Hp M. (nachtmix)


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TO schrieb:
> Anbei die neue, hoffentlich korrekte Schaltung

Wenn an der  Last ein Kurzschluss auftritt, von dem sich das Netzteil 
erholt, könnte der MOSFET unbemerkt kompott sein und nicht mehr 
abschaltbar...

Oft ist es auch unerwünscht/problematisch die Masseleitung zu schalten.
Für den Automotive-Bereich gibt es zahlreiche High-Side Switches, die 
i.W. das tun, was du mit dem PMOS erreichen wolltest, aber gegen 
allerlei Gefahren geschützt sind.

: Bearbeitet durch User
von Tom (Gast)


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Ja, BTS555 und kleinere Brüder.

von Peter D. (peda)


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Eine Crowbar hab ich schon ewig nicht mehr gesehen.
Heutzutage gibt es ICs für Überstrom- und Überspannungsabschaltung, z.B. 
TPS2493PW. Und die haben auch genaue Schaltschwellen.

von TO (Gast)


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Hallo!

Danke für die Infos!
Der BTS555 schaut auch sehr interessant aus, wird unter "nützliche 
Bauteile" abgelegt.

Unabhängig davon, für mein Veeständnis noch folgende Frage:
Warum glaubt ihr, dass der Mosfet kaputt gehen könnte? Es sind doch 
Sicherungen eingebaut.
So ein Mosfet hält z.B. 30A dauerhaft oder als Puls sogar 120A aus. Eine 
2A Sicherung fällt spätestens bei 10A doch ziemlich rasch, auch wenn es 
träge ist, nicht?

von TO (Gast)


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*spätestens bei 20A wollte ich schreiben...

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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TO schrieb:
> Anbei die neue, hoffentlich korrekte Schaltung!
Es ist immer eine schlechte Idee, einer Schaltung die Masse wegzunehmen. 
Spätestens dann, wenn an die Masse später nochmal ein Gerät 
angeschlossen und beide miteinander verbunden werden...

> hoffentlich korrekte Schaltung!
Schaffst du des, den Haltestrom des Thyristors sicher bis zum bitteren 
Ende bereitzustellen? Wenn der Haltestrom unterschritten wird, sperrt 
der Thyristor nämlich schlagartig wieder und schaltet den Mosfet wieder 
(so halbgar) wieder ein.

TO schrieb:
> Warum glaubt ihr, dass der Mosfet kaputt gehen könnte? Es sind doch
> Sicherungen eingebaut.
Hatte ich es schon erwähnt: ein Bonddraht schmilzt im Zweifelsfall 
schneller als eine Schmelzsicherung.

> Eine 2A Sicherung fällt spätestens bei 10A doch ziemlich rasch, auch
> wenn es träge ist, nicht?
Das kann fast eine 2 Sekunden dauern. Und wenn dein Mosfet dann nicht 
sauber durchschaltet, weil er nicht mehr sauber angesteuert wird, dann 
ist halt Essig mit den 30A, die für volle Durchsteuerung angegeben sind.

von Alex W. (Gast)


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TO schrieb:
> Ich möchte, dass die Sicherung durchbrennt, wenn eine Überspannung
> auftritt.

Das machen die LED-Röhren von Osram auch so! Aber nicht zum Schutz, 
sondern zum Erkennen das die Röhre ausserhalb der Spec betrieben wurde 
um die Garantie verfallen zu lassen!

Beitrag "Osram Substitube LED-"Neonröhren" mit eingebauter Selbstzerstörung"

von Michael B. (laberkopp)


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TO schrieb:
> Was würdet ihr zur Schaltung sagen, die ich oben angehängt
> habe? Anbei die neue, hoffentlich korrekte Schaltung!

Welchen Sinn macht es, nach dem Thyristor noch einen MOSFET zu schalten 
? Die Spannung ist eh fast 0V wenn der Thyristor gezündet hat.

Und wenn der Sinn gar nicht in einer crow bar liegt, sondern der R über 
dem Thyristor nur den Haltestrom bringen soll und der MOSFET die Last 
abschaltet, dann ist der MOSFET kaputt so bald die Spannung über 20V 
(UGSmax) steigt. Kein Schutz vor Überspannung.

von TO (Gast)


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Lothar M. schrieb:
>> Anbei die neue, hoffentlich korrekte Schaltung!
> Es ist immer eine schlechte Idee, einer Schaltung die Masse wegzunehmen.
> Spätestens dann, wenn an die Masse später nochmal ein Gerät
> angeschlossen und beide miteinander verbunden werden...

Ist mir durchaus bewusst, aber es geht um den Hauptanschluss, der die 
ganze Anlage (bestehend aus 3 Einheiten) versorgt.

Lothar M. schrieb:
> Schaffst du des, den Haltestrom des Thyristors sicher bis zum bitteren
> Ende bereitzustellen? Wenn der Haltestrom unterschritten wird, sperrt
> der Thyristor nämlich schlagartig wieder und schaltet den Mosfet wieder
> (so halbgar) wieder ein.

Ich dachte, wenn das Netzteil so schwach wird, dass der Haltestrom nicht 
mehr geliefert werden kann (sind ja nur paar mA), dann sollte doch die 
Spannung einbrechen. Es ist ja ein ZPD + Widerstand direkt am 
Spannungsausgang des SNT. Wenn genug Strom fließt, dass an 
ZPD+Widerstand mehr als 20V abfallen können, müsste doch der Thyristor 
wieder zünden, nicht? Was übersehe ich??

Michael B. schrieb:
> Und wenn der Sinn gar nicht in einer crow bar liegt, sondern der R über
> dem Thyristor nur den Haltestrom bringen soll und der MOSFET die Last
> abschaltet, dann ist der MOSFET kaputt so bald die Spannung über 20V
> (UGSmax) steigt. Kein Schutz vor Überspannung.

Dito.

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