Hallo Zusammen,
nachdem mir nach wiederholtem male die LED's in meine Motorradtacho
durchgebrannt sind, wollte ich die vor Überspannungen schützen.
Ich habe in diversen Posts schon einiges gelesen, habe allerdings
Probleme das ganze korrekt auszulegen.
Geschützt werden soll der gesamte Tacho indem ich das Zündungsplus zum
Tacho mit einer Z-Diode / TVS-Diode und einem Widerstand schütze.
Das Boardnetz schwankt je nach Last zwischen 13-14,4V.
Der Tacho kann wohl ohne Probleme bis 15V, sodass ich alles darüber
gerne kappen würde.
In der angehängten Skizze ist die geplante Schaltung dargestellt.
Probleme habe ich bei der Auslegung des Widerstandes und der Z-Diode.
Wäre eine TVS Diode anstelle einer Z-Diode besser/schneller?
Neben der Berechnung/Herleitung würde ich mich auch über
Bauteilempfehlungen freuen.
Als Diode hatte ich an sowas gedacht:
https://www.mouser.de/ProductDetail/Littelfuse/P6KE15A-TB?qs=sGAEpiMZZMsItbzKdwyIexOeqgdNqyv4D%2fLEWI%2fWggHrgt%2fHRjDjlg%3d%3d
Vielen Dank
Felno
@Felix N. (felno)
>nachdem mir nach wiederholtem male die LED's in meine Motorradtacho>durchgebrannt sind, wollte ich die vor Überspannungen schützen.
Hmm.
>Geschützt werden soll der gesamte Tacho indem ich das Zündungsplus zum>Tacho mit einer Z-Diode / TVS-Diode und einem Widerstand schütze.
Schalt mal dort auch einen Kondensator parallel zur Diode, sagen wir
100nF Keramik. Der schluckt auch transiente Energie.
>Probleme habe ich bei der Auslegung des Widerstandes und der Z-Diode.>Wäre eine TVS Diode anstelle einer Z-Diode besser/schneller?
Besser, weil sie mehr Pulsleistung verträgt.
>https://www.mouser.de/ProductDetail/Littelfuse/P6K...
Im Prinzip ja, praktisch muss man aber sehen, daß die bei 15V noch GAR
NICHTS begrenzt. Der Schutz wird erst bei ca. 21V erreicht, dann kann
sie kurzzeitig bis zu 28A schlucken. D.h. auch, daß deine Schaltung 21V
als kurzen Puls aushalten muß.
Den Widerstand brauchst du eigentlich nicht. Je nachdem wieviel dein
Tacho zieht, kann man eine Handvoll Ohm als Angstwiderstand reinmachen.
Felix N. schrieb:> Der Tacho kann wohl ohne Probleme bis 15V, sodass ich alles darüber> gerne kappen würde.
Wie Falk schon angemerkt hat, so genau arbeiten TVS-Dioden nicht (und
Zenerdioden auch nicht). Je nach Impulsstrom können mehr als 20 V
anliegen, aber in der Praxis reicht das meistens, um Schäden zu
verhindern. Speziell Automotiv-Elektronik darf nicht so empfindlich
sein.
Um Impulse genau bei 15 V abzuschneiden wäre eine komplexere Schaltung
notwendig, z.B. mit Komparator und Thyristor. Ich würde es erst mal
drauf ankommen lassen.
Georg
Hallo,
schonmal danke für die Antworten, jetzt muss ich nochmal
verständnishalber Fragen.
Es gilt für Zenerdioden.
Stand-Down Voltage: Bis dahin sperrt die Diode
Breakdown Voltage (Min/Max): In diesem Bereich fängt die Diode an zu
leiten
Maximum Clamping Voltage at I_PPM: Maximale Spannung bis welche die
Diode betrieben werden darf, oder? Oder ist sie ab hier erst komplett
leitend?
Der Widerstand dient in der geplanten Schaltung dient lediglich dem
Schutz der Diode, damit diese nach dem Entsperren nicht ihren maximalen
Strom überschreitet.
Grüße
Felix
Felix N. schrieb:> Der Widerstand dient in der geplanten Schaltung dient lediglich dem> Schutz der Diode
Das ist i.d.R. nicht machbar, besonders nicht bei Zenerdioden - sonst
wird der Spannungsabfall im Normalbetrieb zu hoch. Muss man rechnen.
TVS-Dioden schliessen bei Überlastung normalerweise kurz und müssen dann
ausgewechselt werden, aber besser das als der ganze Rest
(Opferschaltung). TVS-Dioden vertragen aber ziemlich hohe Ströme, weit
mehr als Zenerdioden, jedenfalls kurzfristig.
Georg
Felix N. schrieb:> Geschützt werden soll der gesamte Tacho indem ich das Zündungsplus zum> Tacho mit einer Z-Diode / TVS-Diode und einem Widerstand schütze.
Der einfache Schutz mit Z-Diode oder TVS-Diode ist wohl doch nicht so
leicht umsetzbar.
Ich habe Dir mal einen einstellbaren LDO herausgesucht.
https://www.reichelt.de/ldo-spannungsregler-1-24-29-v-dil-8-lp-2951-acn-p187894.html?&trstct=pos_10http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A200/LP2951-TI.pdf
Auf Seite 23 siehst Du eine entsprechende Schaltung.
Der LDO verträgt bis zu 30V. Hierfür findest Du sicher eine passende
TVS-Diode. Es muß ja jetzt nur noch ein extremer Impuls begrenzt werden,
der eingentlich nur selten auftreten sollte.
Der LDO benötigt bei 100 mA mindestens 380 mV Spannung zum Arbeiten.
Also wenn Du 12 V ausgeben möchtest, dann brauchst Du dafür 12,38 V im
Boardnetz.
Stellst Du den LDO auf 11,62 V, dann muss das Boardnetz 12,0 V haben.
Usw...
Der LDO hat eine Strombegrenzung. Es können so nur noch max. 200 mA
fliessen.
mfg klaus
georg schrieb:> TVS-Dioden schliessen bei Überlastung normalerweise kurz und müssen dann> ausgewechselt werden
Das wäre mir neu. Meine TVS-Dioden haben einen scharfen Knick in der
Kennlinie und werden oberhalb einer Schwellspannung schlagartig
niederohmig. Bei Unterschreitung der Schwellspannung sind sie wieder
ziemlich hochohmig. Das können sie auch mehrmals hintereinander, nahezu
beliebig oft. Ich kombiniere sie daher noch oft mit einem PPTC, um die
Zerstörung der Quelle zu vermeiden. So ist das Standard etwa bei
USB-Eingängen (unipolare Variante).
Varistoren sind da empfindlicher. Die werden tatsächlich durch jedes
Überspannungsereignis proportional zur Energiemenge abgetragen. Sie
können folglich auch schlagartig abbrennen und sind dann ein veritabler
Kurzschluss.
Bzgl. des LED-Sterbens interessiert mich der Anschluss/ Betrieb der
LEDs. Üblicherweise kann man Konstantstromsenken wie NSI450 (OnSemi)
einsetzen. Das sind kleine Zweibeiner, die wie eine Diode aussehen. Die
verkraften überlicherweise auch Automotive-Konditionen und sind im
Cent-Bereich erhältlich. Das ist um Längen besser als ein simpler
Vorwiderstand. Kurze Spannungsspitzen kann eine LED schon ab (daraus
würde ein Impulsstrom). Vielleicht wurde die LED der Helligkeit wegen
mit höherem Strom beschickt und arbeitet bisserl an der Grenze. Eine
20mA-LED würde ich in dem Umfeld nur mit 5, max. 10mA Strom beschicken
und eine ausreichend lichtstarke einsetzen (2.000-4.000mcd). Sollte bei
Sonne auch noch gut zu sehen sein.
in diesem Vergleich zw. Transil-Diode und Varistor sieht man was
letztendlich noch durchkommt.
https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00005042.pdf
Ich würde die Verkabelung des Tachos erstmal so auslegen das da aufgrund
des Spannungsabfalls schon gar nicht soviel über 12V ankommt.
Da die Dioden kurzzeitig ja schon etwas abkönnen reicht da ein
niederohmiger Widerstand(evtl. auch eine Drosselspule) die dann
gleichzeitig als Tiefpass wirkt und durch Ihren Widerstand die Diode vor
Überlastung zu schützen.
Aber was oben geschrieben wird ist falsch eine Diode schaltet man nie so
das sie einen Kurzschluß erzeugt, da sie sonst selber kaputt geht.
Entweder man setzt eine Sicherung davor was aber eher ärgerlich ist wenn
diese ständig getauscht werden muss oder man begrenzt den Strom durch
die Diode z.B. durch einen Widerstand.
Wie sind Deine LED's denn angeschlossen, mehrere in Reihe,
Vorwiderstand?
Deine LEDs vertragen einen Surgestrom bis 300mA für 10 µs. Da sollte
also nichts passieren.
Aber: "Not designed for reverse operation".
Du brauchst also eine Schutzdiode in Sperrrichtung (sonst leuchtet die
LED nicht mehr) parallel zu jeder LED. 1N4148 tuts zur Not. Bei
negativer Spannung fließt der Strom dann durch die Schutzdiode und den
Vorwiderstand.
Hinweis dazu: in einem KFZ Bordnetz treten positive wie negative
Spannungsspitzten bis 100V auf. Die negativen killen Deine LEDs
zuverlässig.
Ist ein sehr beliebter Design-Fehler.
Roland K. schrieb:> Du brauchst also eine Schutzdiode in Sperrrichtung
Du hast den Finger in der Wunde. Wenn z.B. die Zündung ausgeschaltet
wird, kommt eine böse Abschaltspannung umgekehrter Polarität. Das werden
diese LEDs wohl öfter nicht vertragen haben...
Rest siehe auch dse-faq F.23
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
Ahoi,
ich habe mich für die Lösungsvariante in diesem Beitrag
entschieden...nach langem suchen.
Beitrag "Von 12V Batterie auf saubere 12,0V stabilisieren"
Beitrag von Bernd K. (bmk)
So setze ich das nun erstmal um, in der Hoffnung, dass es in Zukunft
keine Probleme mehr gibt.
Grüße
Felix
Felix N. schrieb:> Würde mir dieses Bauteil die Spannung einfach konstant auf 12V Regeln?!> Was passiert wenn V_in unterhalb von 12V liegt?>> https://www.reichelt.de/spannungsregler-12v-1a-to-220-lm-2940-ct12-p39453.html?&trstct=pos_0
Unter 12,3 V kommt nichts mehr heraus.
Der lm2940 ist zwar auch ein LDO, hat aber eine feste Spannung. Deswegen
hatte ich einen regelbaren LDO vorgeschlagen um auch bei 12 V noch etwas
herauszubekommen.
Felix N. schrieb:> Beitrag "Von 12V Batterie auf saubere 12,0V stabilisieren"
Damit wird der LDO hinreichend gegen Überspannung geschützt.
mfg klaus
Hallo Klaus,
danke für den Hinweis. Das sollte klein Problem sein. Die Lichtmaschine
sollte immer zwischen 13-14,4 V liefern und die Batterie sollte, außer
Sie ist mehr oder weniger entladen auch die 12,3V schaffen. Der Tacho
muss sowieso erst laufen wenn die Maschiene an ist ;D
Ich hatte in diversen Beiträgen auch gelesen, dass der bei Unterspannung
die mit dem Drop rausgibt.
Beitrag "Von 12V Batterie auf saubere 12,0V stabilisieren"
in dem Thread ist dazu auch eine Kurve.
Grüße
Felix
Ahoi,
als Info für alle Interessierten.
Die hier von Bernd K. beschriebene Lösung hat wunderbar funktioniert.
Beitrag "Von 12V Batterie auf saubere 12,0V stabilisieren"
Auch unterhalb von 12V kommt eine nur gering abweichende Spannung
heraus.
Viele Grüße
Felix
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