Hallo in die Runde, aktuell suche ich nach einer geeigneten Variante für einen Verpolschutz. Auch wenn das Thema schon oft aufgegriffen wurde, wurde ich noch nicht richtig fündig. Welche Möglichkeiten es für den Verpolschutz gibt (Diode in Reihe, Mosfet, etc.) ist mir grundlegend klar, jedoch suche ich nach einem Verpolschutz für "große" Lasten, ohne nennenswerten Spannungsabfall. Folgende Anwendung: Eine Schaltung wird mit 24 Volt versorgt. Auf der Platine befindet sich ein Schaltregler der 5 Volt für AVR und andere ICs wandelt. Zudem werden mit den 24 Volt diverse 24 Volt Lasten versorgt. Das soll in meinem Fall mit einem Verpolschutz gestaltet werden. Zu erwarten sind insgesamt rund 35 A, die sich wie folgt aufteilen: - 4 Heizer zu je 5 A - 3 Komponenten zu 6 A / 3,5 A / 2,5 A - weitere Komponenten zu je 0,5..1 A Da es keinen Spannungsabfall geben soll, kommt für mich die Verpolschutzvariante mit einem P-Mosfet in Frage (mit Z-Diode 12V und 100K am Gate). Mit folgendem Mosfet (http://www.farnell.com/datasheets/2018448.pdf?_ga=2.6636791.414678857.1543514029-877943801.1530443153) kommen hier jedoch ca. 3,8 W Verlustleistung zusammen. Mit dem entsprechendem Kühlkörper ist das sicherlich realisierbar. Mir kommt dabei jedoch die Frage auf, ob dies für eine Dauerbelastung so praktikabel ist? Was wäre euer Ansatz für diesen Fall? Alternativ wäre vor jedem Verbraucher eine Polyfuse (die ist sowieso drin) mit einer parallelen unipolaren TVS Diode denkbar? Vielen Dank für eure Ratschläge!
Hallo Ich würde jeder Last einen eigenen Verpolschutz(Ideale Diode) spendieren. Dann ist die Verlustleistung insgesamt auch kleiner. P=I_D*I_D*R_DSON Tony S. schrieb: > - 4 Heizer zu je 5 A > - 3 Komponenten zu 6 A / 3,5 A / 2,5 A > - weitere Komponenten zu je 0,5..1 A mfg Mike
Warum machst Du dir bei den "Heizern" Gedanken um einen Verpolschutz? Da sollte es doch reichen wenn deren Steuerung bei Verpolung nicht mehr arbeitet...
Tony S. schrieb: > Da es keinen Spannungsabfall geben soll, kommt für mich die > Verpolschutzvariante mit einem P-Mosfet in Frage (mit Z-Diode 12V und > 100K am Gate). Wie wäre es mit einer Kombination aus P-Mosfet und Relais? Nachdem der P-Mosfet leitet (Polung korrekt) wird er durch einen Relaiskontakt überbrückt.
Erstmal die Last reduzieren. Brauchen die Heizer einen Verpolschutz? Wenn nicht, schonmal 20A weniger die geschaltet werden müssen. Ansonsten aufteilen in mehrere Kreise, mit 3 Fets ist das nur noch 1/9 der Verlustleistung.
Ich würde versuchen den Verpolschutz mechanisch umzusetzen. Verpolsichere Steckverbindungen aus dem Solarbereich schaffen auch die geforderten Ströme, wobei ich die Last auch aufteilen würde. Feste Verdrahtung ist nicht möglich?
Jörg R. schrieb: > Ich würde versuchen den Verpolschutz mechanisch umzusetzen. Ich verwende die steckbaren Reihenklemmen von Phoenix. Wenn der Gegenstecker einmal verdrahtet ist, passt das grundlegend, da Buchse und Gegenstecker kodiert sind. Aber für den Fall einer falschen Verdrahtung des Gegensteckers, möchte dennoch einen Verpolschutz vorsehen. Armin X. schrieb: > Warum machst Du dir bei den "Heizern" Gedanken um einen Verpolschutz? > Da sollte es doch reichen wenn deren Steuerung bei Verpolung nicht mehr > arbeitet... Die Heizelemente werden mittels N-Mosfet gegen Masse geschalten. Die 5 V für AVR und Co. sind verpolsicher, sprich die N-Mosfets für die Heizer würde nicht schalten. Dann würde das so passen? (Oder mag der N-Mosfet das nicht, wenn eine negative Spannung am Drain anliegt im ungeschalteten Zustand?) karadur schrieb: > Diode und Relais! Jörg R. schrieb: > Wie wäre es mit einer Kombination aus P-Mosfet und Relais? Nachdem der > P-Mosfet leitet (Polung korrekt) wird er durch einen Relaiskontakt > überbrückt. Klingt gut! Matthias S. schrieb: > Opferdiode und Sicherung Das habe ich bei anderen Projekten oft so realisiert. Die Diode war dann eine unidirektionale TVS Diode.
Tony S. schrieb: > Die Heizelemente werden mittels N-Mosfet gegen Masse geschalten. Die 5 V > für AVR und Co. sind verpolsicher, sprich die N-Mosfets für die Heizer > würde nicht schalten. Verpolt leitet die Bodydiode der Mosfets dauerhaft durch. Und es kann einen Kurzschluss geben, wenn +24V der Heizer auf dem GND des AVR kommen und die Versorgungen verbunden sind. Dagegen hilft: Optische Trennung mittels Optokoppler. Ansteuerung mit zwei antiseriellen Mosfets. Oder halt - Verpolschutz.
Wenn man den Verpolschutz auch in der negativen Leitung haben kann, kann man einen N-MOSFET nutzen, mit weniger Verlust. Der Verpolschutz ist eine Art Schaltanwendung - da darf man auch 2 oder 3 MOSFETs parallel nutzen um den Verlust zu reduziere. Eine Diode und Relais sind auch möglich, ggf. auch nur für die Heizer oder ähnliches die dann ggf. auch mit dem Relais geschaltet werden können.
Lurchi schrieb: > Der Verpolschutz ist eine Art Schaltanwendung - da darf man auch 2 oder > 3 MOSFETs parallel nutzen um den Verlust zu reduziere. 35A ist Kinderkacke für einen soliden MOSFET, egal ob NMOS oder PMOS, die Verluste sind minimal. Das Problem des MOSFETs zur Überbrückung der internen Body-Diode ist nur die mögliche Überspannung am 24V Eingang. Die muss der MOSFET nämlich aushalten. Man braucht also ESD rugged design. Ein IPP120P04 kostet gerade mal 3.5 Watt und hält auch Anlaufströme aus.
Michael B. schrieb: > Ein IPP120P04 kostet gerade mal 3.5 Watt und hält auch Anlaufströme aus. Einen PMOS aus der OptiMos-Reihe hatte ich auch schon im Auge. Michael B. schrieb: > Man braucht also ESD rugged design. Hast du ein Beispiel dafür?
Sieh dir mal das USB Redundanzmodul auf meiner Seite an. Ist auch nur ein Pmos, welches aber noch über einen Strompiegel verfügt. Musst aber noch ein bischen umbauen, um Spannungen >5V abzukönnen.
Relais mit einer Diode in Serie zur Erregerwicklung. -> Zieht nur an wenn die Spannung richtig angeschlossen ist.
Ich würde einfach einen asymmetrischen Stecker nehmen. Die zusätzlichen Verluste sind dann gleich Null...
Amateur schrieb: > Ich würde einfach einen asymmetrischen Stecker nehmen. > Die zusätzlichen Verluste sind dann gleich Null... Hallo, das würde ich auch! Du mußt ja eh einige Amperes durchbringen. Da lohnt es sich auf jeden Fall, kodierte Steckverbinder von z.B. Harting oder Phoenix einzusetzen. Korrekte Anschlußbelegung prüft man dann im Vorfeld. Kann nicht schiefgehen (natürlich kann alles schiefgehen :-) und kostet nichts. Gruß Rainer
Vielen Dank für die zahlreichen Ratschläge! Nach längerer Überlegung sieht mein aktueller Plan so aus: Neben dem Einsatz von steckbaren Phoenix Reihenklemmen soll der Verpolschutz auf der Platine weitestgehend mit mehreren Mosfets (IPB120P04 SMD) in mehreren Pfaden realisiert werden. Hier mal das Datenblatt: http://www.farnell.com/datasheets/2255636.pdf?_ga=2.12286836.1133308735.1544126317-1298806203.1534249782 Folgende Pfade und damit Mosfet-Einteilung schweben mir vor: - 6,5A und 2,5A (2 Pumpen) über einen IPB120P04 -> ca. 280mW Verlustleistung - diverse 24V Komponenten sowie der 3,4A Verbraucher über einen IPB120P04 (insgesamt knapp 9A) -> knapp 280mW Verlustleistung - 2 Heizer (10A insgesamt) über einen IPB120P04 -> ca. 350mW Verlustleistung - 2 Heizer (10A insgesamt) über einen IPB120P04 -> ca. 350mW Verlustleistung Alternativ wäre der Verpolschutz der Heizer mittels Relais möglich. Aus Platzgründen bevorzuge ich jedoch die Mosfets. Die Ausgerechneten Ströme beziehen sich auf den Worst-Case und sind bei normalem Betrieb geringer. Teilweise nur beim Anfahren von beispielsweise der beiden Pumpen. 300...400mW Verlustleistung sollten auch für den Dauerbetrieb noch vertretbar sein, sodass ein Kühlkörper oder eine Kupferfläche nicht zwingend notwendig ist. Geht ihr da mit? Gruß, Tony
Michael B. schrieb: > Das Problem des MOSFETs zur Überbrückung der internen Body-Diode ist nur > die mögliche Überspannung am 24V Eingang. Die muss der MOSFET nämlich > aushalten. Man braucht also ESD rugged design. Kleine Nachfrage: Bei Verwendung eines PMOS als Verpolungsschutz ist ja auf eine Überspannung am Eingang zu achten. Die Überspannung kann ich zunächst für meine Applikation weitestgehend ausschließen, doch wie sieht es mit ESD aus? Hätte ich hinter dem PMOS nur einen Verbraucher, würde ich vor den PMOS eine Polyfuse und eine parallele TVS Diode setzen. Da ich aber nach einem PMOS mehrere Verbraucher habe (die jeweils eine Polyfuse bekommen sollen), würde die Sicherung vor dem PMOS extrem groß ausfallen. Wie ist damit umzugehen? Von Michael B. wurde ja schon ein ESD rugged design angesprochen. Kann das jemand näher erläutern, gerne mit Schaltungsbeispiel? Vielen Dank für eure Hilfe!
Anbei habe ich mal den Verpolschutz für einen Verbraucher gezeichnet. Die 24 V Eingangsspannung kommen von einem Netzteil. Der Verbraucher wird in diesem Fall an einer Klemme angeschlossen (andere Verbraucher direkt auf der Platine). Eine Frage kam mir noch auf: Ich habe öfters schon im Zusammenhang mit einem Verpolschutz eine sogenannte ideale Diode gesehen (PMOS + 2xPNP). Welcher Vorteil ergibt sich bei der idealen Diode, im vergleich zu meienr Schaltung?
Tony S. schrieb: > Welcher Vorteil ergibt sich bei der idealen Diode, im vergleich zu > meienr Schaltung? Der simple Verpolschutz lässt Srom auch rückwärts durch. In manchen Fällen ist das nicht gewünscht. siehe dort das vorletezte bild: http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
Tony S. schrieb: > Anbei habe ich mal den Verpolschutz für einen Verbraucher gezeichnet. Und wer schützt jetzt F1 vor ESD? Ich würde noch einen 100nF vor F1 plazieren. Gruß Anja
Lothar M. schrieb: > Der simple Verpolschutz lässt Srom auch rückwärts durch. In manchen > Fällen ist das nicht gewünscht. siehe dort das vorletezte bild: > http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz Danke für den Hinweis! In meinem Fall wird das eigentlich nur beim abschalten der Versorgung interessant, sprich wenn ich das Netzteil ausschalte und nach dem Verpolschutz der Verbraucher einen dicken Eingangs-Elko hat. In diesem Moment könnte was zurückfließen. Wäre das ein Fall, bei dem der rückwärts fließende Strom nicht gewünscht ist (im Sinne von schädlich für die Schaltung)? Anja schrieb: > Und wer schützt jetzt F1 vor ESD? > Ich würde noch einen 100nF vor F1 plazieren. Danke auch für deinen Hinweis! Theoretisch würde es ja genügen, wenn C1 vor die Sicherung wandert? Danke für eure Hilfe!
Tony S. schrieb: > sprich wenn ich das Netzteil ausschalte und nach dem Verpolschutz der > Verbraucher einen dicken Eingangs-Elko hat. In diesem Moment könnte was > zurückfließen. Das ist unkritisch, denn das muss so ein Netzteil ja auch ohne den FET aushalten. Du musst dir da gedanklich einfach den Verpolschutz durch eine Brücke ersetzen. Wenn dann keine unerwünschten Effekte auftreten, reicht der simple Verpolschutz aus.
Anja schrieb: > Ich würde noch einen 100nF vor F1 plazieren. Und wer schützt dann den 100n vor Kurzschluss? Ich habe schon 100n 50V Kerkos an 24V abrauchen sehen, gab einen hübaschen Brandfleck auf der Platine. Tony S. schrieb: > würde ich vor den PMOS > eine Polyfuse und eine parallele TVS Diode setzen Ich wurde da eine Feinsicherung setzen, ja gibts auch in 10A. Überleg mal, was eine Polyfuse mit 10A an 24V für Leistungen wegstecken muss, bevor sie dicht macht und wo Du diese Leistungen wegkühlen willst.
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