Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schutzschaltung Bordnetz


von Daniel S. (snipod)


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Hallo Zusammen,
ich habe mir jetzt hier im Forum einige Schutzschaltungen angeschaut und 
habe noch eine kleine Frage...

Ich möchte am KFZ Bordnetz mittels MOSFETs 4 Pneumatikventile schalten. 
Die Vorgehensweise hierzu mit Freilaufdiode usw. ist mir bekannt... nun 
möchte ich jedoch nicht, dass meine MOSFETs einen schnellen Tot durch 
irgendwelche Transienten finden, daher habe ich angehängte Schaltung 
erstellt.

Ich möchte aus der Schaltung circa 1.5A ziehen im worst case. (2x 500mA 
Spule + 500mA für MCU, LED, Sensoren...)
Der erwähnte MCU und die Sensoren hängen an einer Nachgeschalteten 5V 
Wandlung.

Kann man das so machen? Also KFZ Bordnetz -> Diese Schutzschaltung -> 
MOSFETs und Ventile an einem Zweig und am anderen einen AEC 
Zertifizierten Schaltregler für die 5V Versorgung?

Vielen Dank und viele Grüße

von Teo D. (teoderix)


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D1 wichst es dir, sofort beim Starten des Motors durch!
Gug noch mal die Vorschläge an, da ist D1 sicher HINTER der Drossel.

von Andrew T. (marsufant)


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Daniel S. schrieb:
> Kann man das so machen? Also KFZ Bordnetz -> Diese Schutzschaltung ->
> MOSFETs und Ventile an einem Zweig und am anderen einen AEC
> Zertifizierten Schaltregler für die 5V Versorgung?

Wenn du Dir bitte mal "jump start" Fähigkeit googelst, wirst Du 
feststellen das Du die D1 durch eine mind. 27V Diode ersetzen solltest.

ISO16750-2 enthält das, kann man kostenfrei downloaden.

von MaWin (Gast)


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Vergiss die Schutzschaltung für die Ventile. Die können die Störungen 
ab. Sorge nur für entsprechend spannungsfeste MOSFETs (150V bzw. 42V, je 
nach Wichtigkeit) bzw. nimm gleich protected automotive switches wie 
ProFETs die auch die Feilaufdiode ersetzen.
Schütze nur deinen uC mit den LEDs, die hoffentlich weit weniger als 
500mA fressen, und damit die Gate-Spannung der MOSFETs.
Ein automotive Regler wie MIC2950 (Beschaltung laut Datenblatt) könnte 
dann schon reichen.

von F. F. (foldi)


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von Anja (Gast)


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C1 ist hoffentlich kein SMD-Keramik-Kondensator der bei vibrationen 
brechen kann und somit einen Kurzschluß = Brand auslöst.

Gruß Anja

von Anja (Gast)


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F. F. schrieb:
> Gibt's schon und zwar hier:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spann...

Sorry aber die Schaltung ist bei weitem nicht normgerecht dimensioniert.

Gruß Anja

von F. F. (foldi)


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Und das hat noch niemand bei dem Artikel kritisiert?

von Andrew T. (marsufant)


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F. F. schrieb:
> Und das hat noch niemand bei dem Artikel kritisiert?

Diejenigen die sowas erkennen können arbeiten bei Conti, Bosch, Lear -- 
und haben sicher genug zu tun :)

von Daniel S. (snipod)


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Anja schrieb:
> C1 ist hoffentlich kein SMD-Keramik-Kondensator der bei
> vibrationen
> brechen kann und somit einen Kurzschluß = Brand auslöst.
>
> Gruß Anja

Guter Einwand, es wird aber sowieso noch eine Sicherung in der Zuleitung 
geben um so etwas schon mal zu verhindern....

MaWin schrieb:
> Vergiss die Schutzschaltung für die Ventile. Die können die Störungen
> ab. Sorge nur für entsprechend spannungsfeste MOSFETs (150V bzw. 42V, je
> nach Wichtigkeit) bzw. nimm gleich protected automotive switches wie
> ProFETs die auch die Feilaufdiode ersetzen.

Die Idee finde ich sehr interessant! "PROFET" ist ja eine Marke von 
Infineon, da finden sich aber nur Bausteine mit einer maximalen 
Versorgunsspannung von bis zu 28V... Hast Du da eine Empfehlung? 
Idealerweise kompatibel mit einem 5V logik pegel?

MaWin schrieb:
> Ein automotive Regler wie MIC2950 (Beschaltung laut Datenblatt) könnte
> dann schon reichen.

"bulletproof micropower voltage regulartor" Klingt sehr gut :-D

von MaWin (Gast)


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Daniel S. schrieb:
> da finden sich aber nur Bausteine mit einer maximalen
> Versorgunsspannung von bis zu 28V...

Passt für Autos und Lastwagen.

> Hast Du da eine Empfehlung?
> Idealerweise kompatibel mit einem 5V logik pegel?

Die moderneren. BSP452 sollte für deine 0.5A Last ausreichen, eine Spule 
zieht ja keinen höheren Einschaltstrom wie eine Glühlampe oder Motor.

von F. F. (foldi)


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Andrew T. schrieb:
> Diejenigen die sowas erkennen können arbeiten bei Conti, Bosch, Lear --
> und haben sicher genug zu tun :)

Ich weiß wohl, dass Anja in diesem Bereich arbeitet.
Schön dass sie ihr Kommentar dazu abgibt.

von Daniel S. (snipod)


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Noch mal der Vollständigkeit halber meine aktuelle Version...

Sollte man vielleicht noch einen MOSFET als Verpolungsschutz vorsehen 
oder? (analog http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz 
, Verpolschutz mit P-Kanal MOSFET)

Viele Grüße

von MaWin (Gast)


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Daniel S. schrieb:
> Noch mal der Vollständigkeit halber meine aktuelle Version...

Die BSP452 brauchen 150 Ohm in GND wenn VCC über 42V gehen könnte.

Warum 2951 statt 2950 wenn man keine Features davon benötigt ?

von Daniel S. (snipod)


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MaWin schrieb:
> Daniel S. schrieb:
>> Noch mal der Vollständigkeit halber meine aktuelle Version...
>
> Die BSP452 brauchen 150 Ohm in GND wenn VCC über 42V gehen könnte.
>
> Warum 2951 statt 2950 wenn man keine Features davon benötigt ?

Ich habe keine Lieferanten für die 2950 gefunden, die wären mir lieber 
gewesen da einfacher zu verbauen... sind aber laut Datenblatt End of 
Life September 2007

Zu den BSP452 - Wenn ich das richtig verstehe einfach 150 Ohm in der GND 
Verbindung des Bauteils?

von ??? ?. (wookiee)


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Anja schrieb:
> C1 ist hoffentlich kein SMD-Keramik-Kondensator der bei vibrationen
> brechen kann und somit einen Kurzschluß = Brand auslöst.
>
> Gruß Anja

An der Stelle macht meiner Meinung nach nur ein MLCC Sinn und die fallen 
auch selten mit einem Kurzschluss aus. Der Einwand ist dennoch 
berechtigt, weil an der Stelle entweder zwei MLCCs in Reihe oder ein 
MLCC mit entsprechender Fertigungstechnologie (z.B. Soft-Terminierung, 
Multilayer,...) hingehören eben weil man den Kurzschlussfall nicht 
ausschließen kann.

Generell sollte das Produkt aus Kapazität und Spannung nach Möglichkeit 
an Klemme 30 U*C >= 2200 nF*V sein.  0603 <= Bauform <= 1206

von MaWin (Gast)


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Daniel S. schrieb:
> sind aber laut Datenblatt End of Life September 2007

Ärgerlich. Kaum hat man sich eine Typennummer gemerkt, bauen die den 
nicht mehr.

Sicher gibt es tauglich Nachfolger (ggf. von anderen Firmen).

von U. M. (oeletronika)


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Hallo
>  ...daher habe ich angehängte Schaltung erstellt.
>
> Ich möchte aus der Schaltung circa 1.5A ziehen im worst case. (2x 500mA
> Spule + 500mA für MCU, LED, Sensoren...)
>
> Kann man das so machen? Also KFZ Bordnetz -> Diese Schutzschaltung
Zur Auswahl der Suppressordiode grundsätzlich folgende Bemerkung:
Die ausgesuchte P6SMB16A ist völlig falsch!

Diese Diode kann schon bei ca. 15V leitend werden.
https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/littelfuse_tvs_diode_p6smb_datasheet.pdf.pdf
Die Bordspannung kann aber auch bis ca. 15V ansteigen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Starterbatterie#Ladespannung_und_%E2%80%9EGasen%E2%80%9C
Die Ladeschlussspannung von 12V-Bleiakkus liegt bei ca. 14,4...14,8V.
Im schlechten Fall leiete die Diode also schon dauerhaft einie 
10...100mA ab. Die kleine SMB wird schon ab ca. 100mA verbrennen.

Die Schutzbeschaltung muß 2 Grenzbedingungen gewährleisten:
- sie darf nicht zu niedrig ansprechen (siehe oben)
- sie darf nicht zu hoch ansprechen, damit nachfolgende Schaltungen 
nicht an ihre "Maximum Ratings" kommen.
Zur Dimensionierung einer Schutzdiode lese auch hier:
Beitrag "Re: Overvoltage suppressor diode"

Ich würde in dem Fall auch eine deutlich größere Schutzdiode eiinsetzen:
z.B. 5.0SMCJxx oder SMDJxx
http://pdf.datasheet.live/datasheets-1/lite-on_semiconductor/5.0SMCJ28.pdf
https://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/littelfuse_tvs_diode_smdj_datasheet.pdf.pdf
Bei denen ist auch im Kurzschlussfall eher zu erwarten, dass sie nicht 
scheller verbrennen, als die obligatorische Sicherung.

Wenn du das Konzept änderst und nur die Versorgung der MCU schützen 
würdest, dann wären auch ganz andere Maßnahmen möglich (z.B. 
Vorwiderstand).
siehe dazu auch hier:
Beitrag "Re: Overvoltage suppressor diode"

Gruß Öletronika

von F. F. (foldi)


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Anja schrieb:
> Sorry aber die Schaltung ist bei weitem nicht normgerecht dimensioniert.
>
> Gruß Anja

Du bist doch Spezialist auf dem Gebiet. Hau doch selbst mal einen raus!

von Anja (Gast)


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U. M. schrieb:
> Die Ladeschlussspannung von 12V-Bleiakkus liegt bei ca. 14,4...14,8V.
aber nur bei Raumtemperatur.
Im Winter und bei moderner Lichtmaschine kann das noch mal deutlich 
höher sein.
Bei defekter/hochohmiger Batterie kommen dann noch mal bis zu 2V 
AC-Ripple vom gleichgerichteten Drehstrom oben drauf.

F. F. schrieb:
> Du bist doch Spezialist auf dem Gebiet. Hau doch selbst mal einen raus!
Brauche ich für meine eigenen Anwendungen nicht.

U. M. schrieb:
> Bei denen ist auch im Kurzschlussfall eher zu erwarten, dass sie nicht
> scheller verbrennen, als die obligatorische Sicherung.
Sowohl Diode als auch Sicherung haben ein Schmelzintegral. Das sollte 
natürlich abgestimmt sein.

U. M. schrieb:
> Wenn du das Konzept änderst und nur die Versorgung der MCU schützen
> würdest, dann wären auch ganz andere Maßnahmen möglich
Genau: Wenn das Gesamtkonzept stimmt kommt man ohne Sicherung und 
Transiententdiode aus. Über die Konsequenzen muß man sich allerdings im 
klaren sein. z.B. schalten ProFets bei Überspannung und Verpolung die 
Last ein um sich selbst zu schützen. Wenn damit der Schleudersitz 
ausgelöst wird ist das vielleicht nicht erwünscht.

Gruß Anja

von Philipp G. (geiserp01)


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Daniel S. schrieb:
> Ich möchte am KFZ Bordnetz mittels MOSFETs 4 Pneumatikventile schalten.
> Die Vorgehensweise hierzu mit Freilaufdiode usw. ist mir bekannt... nun
> möchte ich jedoch nicht, dass meine MOSFETs einen schnellen Tot durch
> irgendwelche Transienten finden, daher habe ich angehängte Schaltung
> erstellt.

Das hängt auch vom Jahrgang des verwendeten Fahrzeugs ab.

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