Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Anfängerfrage TVS-Diode


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von Thomas M. (thomasmeister)


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Hallo zusammen,

bitte nicht gleich steinigen. Ich möchte eine USB-Leitung gegen 
Spannungsspitzen absichern. Da ich nicht ansatzweise verstanden habe, 
was es mit den ganzen Angaben (Durchbruch, Sperr, Klemmspannung) hab ich 
einfach auf Verdacht mal was zum Testen bestellt.

Diese: 
https://www.conrad.de/de/tvs-diode-vishay-p6ke68a-e354-do-204ac-645-v-600-w-596218.html

Erste dumme Frage: Ich schließe das Bauteil zwischen Plus und Masse der 
zu schützenden Schaltung, der Ring in Richtung Plus. Soweit richtig?

Nun hab ich mal ein bißchen rumprobiert und gemessen. Also bei etwas 
über 7 Volt (lt. Messgerät!) scheint die Diode "durchzuschalten". Was 
mich wundert: direkt mit einer kleinen Rauchentwicklung o_O. Dabei steht 
da was von 57,1A und 600 Watt im Datenblatt. Das Netzteil mit dem ich 
getestet habe, liefert max 3A. Gemessen hab ich knapp über 1A bevor der 
Rauch kam.

Richtige Diode? Richtig angeschlossen? Denkfehler?

von MaWin (Gast)


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Die Diode kann 600 Watt für 1/1000tel Sekunde.
Danach kam der Rauch.
Sie ist einsetzbar für +5V und GND der USB Leitung, aber nicht für die 
Datenleitungen.
Für die gibt es spezielle Protektoren niedrigster Kapazität.

von hinz (Gast)


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Thomas M. schrieb:
> Denkfehler?

So viel Strom verträgt die Diode nur für sehr kurze Zeit.

von Lutz H. (luhe)


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Die 600 Watt sind irgendeine Spitzenleistung innerhalb einer kurzen 
Zeit, die Dauerleistung ist die Zeile mit den 5 Watt. 7 Watt ist größer.
Power dissipation on infinite heatsink at TL = 75 °C (fig. 5

: Bearbeitet durch User
von Thomas M. (thomasmeister)


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Ach Du meine Güte seid ihr schnell. Danke!

Ja, OK. Das war wohl etwas länger als 1/1000tel Sekunde....

War also doch ein Denkfehler meinerseits.

Achja, soll auch nur für die Versorgungsleitung sein. Die Datenleitungen 
sind gar nicht geschaltet (Stromversorgung für Actioncams)

Ich will so einen StepDown-Konverter verwenden um die 12V im Auto auf 5V 
zu regeln. Ist halt ein China-Teil, wobei ich in ersten Tests schon eine 
sehr stabile Ausgangsspannung bei unterschiedlichsten Eingangsspannungen 
erhalten habe.

Trotzdem traue ich dem Teil nicht so recht und dachte es macht Sinn, die 
Kamera mit einem "paar-Cent-Teil" zusätzlich zu "sichern"

Irgendwelche anderen Ideen? Oder ist das schon eine angemessene 
Möglichkeit?

: Bearbeitet durch User
von Thomas M. (thomasmeister)


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PS: Aber von den Volt-Kennzahlen her passt das Teil? Eigentlich sollte 
sie bei 6,45V schützen, oder (Durchbruchspannung) OK, gemessen hab ich 
knapp über 7 bis was passiert ist.

Wahrscheinlich noch dümmere Frage: Ich hatte die Diode auch mal so 
verbaut, dass Sie nicht parallel zum Rest, sondern in Reihe "vor" dem 
Rest ist. Der Ring Richtung Plus. Da war es so, dass auch bei 12V nur 
10V durchgegangen sind (Klemmspannung?)

Wäre das nicht auch eine Möglichkeit (Diode mit Klemmspannung 6V oder 
so)?

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Thomas M. schrieb:
> Oder ist das schon eine angemessene Möglichkeit?

Ist es, aber du brauchst eine (Schmelz-)Sicherung davor.  Die sollte
dann durchbrennen, bevor die TVS-Diode sich in den magischen Rauch
aufgelöst hat – danach kann sie deine Schaltung nämlich nicht mehr
schützen.

von Thomas M. (thomasmeister)


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Jörg W. schrieb:
>
> Ist es, aber du brauchst eine (Schmelz-)Sicherung davor.

Danke! Wieso bin ich da nicht selbst drauf gekommen....

PS: der bisherige Rauch scheint noch keine bleibenden Schäden an der 
Diode hinterlassen zu haben. Nur die Hitze hat ein Kabel verschmort ;)

: Bearbeitet durch User
von Thomas O. (kosmos)


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die Diode ist solange Sie nicht durchschaltet hochohmig, da fließt also 
kein Strom, sobald diese aber Durchbruchspannung erreicht wird, wird Sie 
schlagartig niederohmig und verursacht einen Kurzschluß. Man muss also 
den Strom der da fließt begrenzen sonst wird die Diode zu heiß und der 
"magic smoke" steigt auf.

Entweder man verwendet eine Sicherung die durch den hohen Strom 
durchbrennt, dann muss man aber sehr oft Sicherungen wechseln oder man 
setzt einen Widerstand davor der den Strom begrenzt und einen 
Spannungsabfall verursacht. Eine weitere Möglichkeit ist man verwendet 
eine Drosselspule mit passendem Widerstandswert, diese hält meist mehr 
Leistung als ein Widerstand aus und hat den schönen Nebeneffekt als 
Tiefpassfilter kurze Impulse aus zu filtern um die sich sonst die 
Supressordiode hätte kümmern müssen.

von Thomas M. (thomasmeister)


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Thomas O. schrieb:
> oder man
> setzt einen Widerstand davor der den Strom begrenzt und einen
> Spannungsabfall verursacht.

Also tatsächlich VOR die Diode (also in Reihe)? Sagen mir meine 
rudimentären Kenntnisse nicht, dass bei sich bei einer Reihenschaltung 
die Spannung bei gleicher Stromstärke "aufteilt"? Würde das nicht 
bedeuten, dass bei der Diode gar nicht die volle (zu hohe) Spannung 
ankommt und die durchschalten kann?

Aber bestimmt wieder ein Denkfehler meinerseits. Jetzt weiß ich, wie 
sich ein DAU fühlt, wenn er sich bei mir wegen PC-Problemen meldet ;)

Dank Euch!!!

von Ralph B. (rberres)


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Von Spannungsquelle zum Verbraucher eine Sicherung ( oder 
Strombegrenzungsdrossel ) in Reihe
Auf der Verbraucherseite eine TVS Diode von Sicherung  gegen Masse

Noch Fragen?

Ralph Berres

von Thomas O. (kosmos)


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Man tauscht den Widerstand im Bild eben gegen eine Drossel die den 
gleichen Widerstand hat.

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Thomas M. schrieb:
> Ich will so einen StepDown-Konverter verwenden um die 12V im Auto auf 5V
> zu regeln.
Da solltest du dir noch viel mehr Sorge um die 12V-Eingangsspannung 
machen.
Lese dazu auch mal diesen Thread durch.
Beitrag "Transientenschutz Kfz"

> Ist halt ein China-Teil, wobei ich in ersten Tests schon eine
> sehr stabile Ausgangsspannung bei unterschiedlichsten Eingangsspannungen
> erhalten habe.
Wenn die Leitung zum Verbraucher kurz ist und die Schaltung stabil 
aufgebaut wird, dann brauchst du diesen Schutz evtl. gar nicht.
Schaden tut so ein Überspannungsschutz aber in der Regel sowieso nicht.
Allerdings hat die P6KE6.8A eine max. Clampingspannung von ca. 10V.
Da kommt es jetzt drauf an, bis zu welcher max. Spannung die 5V-Last 
verträgt. Evtl. ist die Spannung dieser Schutzdiode schon etwas zu hoch.

Gruß Öletronika

von Pascal S. (pascal_s976)


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Wieviel Strom brauchst Du? Die letzte Schaltung die ich im oben 
genannten Thread gepostet habe wurde zwar noch nicht von den Profis hier 
"abgesegnet", sollte aber so eigentlich funktionieren. Ist halt ein 
Linearregler und je nach Leistungsbedarf musst Du kühlen, an den 
Schaltregler habe ich mich aber noch nicht getraut. ;-)

Gruss
Pascal

von Thomas M. (thomasmeister)


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U. M. schrieb:

> Allerdings hat die P6KE6.8A eine max. Clampingspannung von ca. 10V.
> Da kommt es jetzt drauf an, bis zu welcher max. Spannung die 5V-Last
> verträgt. Evtl. ist die Spannung dieser Schutzdiode schon etwas zu hoch.
>

Heißt? Sie lässt im schlimmsten Fall 10V durch? Welche wäre besser 
geeignet?

>Da solltest du dir noch viel mehr Sorge um die 12V-Eingangsspannung >machen.

Du meinst, weil die Lima ca. 14 Volt liefert? Also das Chinading scheint 
mit schwankenden Spannungen ganz gut klarzukommen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas M. (thomasmeister)


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Pascal S. schrieb:
> Wieviel Strom brauchst Du?

Im Maximalfall 4 Kameras und ein Handy. Sind aber alles normale 
USB-Geräte, wobei ich die Datenleitung brücken werde. Also max 5A würde 
ich mal schätzen. Wobei ich eher nicht glaube dass die Kameras 1A 
ziehen. Habs aber auch noch nicht gemessen

von Pascal S. (pascal_s976)


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Der Linearregler fällt weg, der wird Deine geforderte Stromstärke nicht 
liefern können. Aber Du versuchst auf der falschen Seite zu schützen. Du 
musst den Eingang Deines Reglers schützen.
Dein Regler muss viel mehr abkönnen als die 14,irgendwas Volt des 
Limareglers. Hast Du Dich in das Thema Transientenschutz eingelesen? In 
meinem Thread (weiter oben verlinkt) sind vorallem die Links zu den 
angehängten Dokumenten Interessant. Im weiteren gibt es hier einen 
Artikel mit weiterführenden Links 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz
Die angesprochene Lösung wird für Deinen Leistungsbereich aber auch 
nicht passen.
5A sind eine Menge Holz, wie sind denn überhaupt die Spezifikationen 
Deines vorhandenen Reglers?

von Thomas M. (thomasmeister)


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Spezifikation (copy & paste):

Type: non-isolated step-down module (Buck)
Dimensions: 70mm x 39mm x 31mm
Input voltage :4.5-32V ( please don't exceed 32V)
Output voltage :0.8-30V (continuously adjustable)
Output current :0-12A (Max.)
Output power: 100W, 200W (enhance heat dissipation)
Operating frequency: 300KHz
Conversion efficiency: up to 95%
Operating temperature: -40 to +85 °c
Short circuit protection: Yes (please try not to short-circuit)
Overtemperature protection: Yes (automatically shutdown the output)
Input reverse polarity protection: Yes (can not be prolonged reverse)
Installation: terminals, needn't solder
IN+: input positive
IN- : input negative
OUT+: output positive
OUT-: output negative

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