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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LTspice-Simulation Überstromschutzschaltung


Autor: E. K. (eyuep)
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Hallo,

Ich beschäftige mich zur Zeit mit der Beschaltung einer 
Überstromeinrichtung, die ich dann auch später selber bauen will. Die 
Beschaltung soll dabei aus einem Shunt, einem Komparator und einem 
Schalter (pMOS) bestehen. Die Idee war: Der Shunt dient als Stromsensor. 
Im Falle eines Überstromes (beispielsweise Kurzschluss) auf der 
Lastseite erhöht sich auch der Spannungsabfall am Shunt.  Der Komparator 
schaltet dadurch um, schaltet den MOSFET aus, und kappt die Last von der 
Versorgung ab, bis dieser Zustand (also Kurzschluss) endet und die Last 
wieder „automatisch“ versorgt wird. Die ganze Anwendung soll 50V 
kompatibel sein, weshalb auch ein Spannungsteiler verwendet wurde, da 
der LT1716 maximal nur 44V laut Datenblatt verträgt (Mir ist übrigens 
bewusst, dass der pMOS an der Gate-Seite nicht 50V-kompatibel ist). Den 
Kurzschluss simuliere ich, in dem ich die Last in einen niederohmigen 
Zustand „versetze“. Die Last und somit auch der Shunt zieht dadurch zwar 
einen hohen Strom und der Komparator schaltet auch irgendwann von 
logisch 0 auf logisch 1 um. Mein Problem ist jedoch: Ich kriege es 
einfach nicht hin, dass die Gate-Source Spannung am pMOS betragsmäßig 
kleiner als -8V wird (oder positiv), sodass er OFF ist. Wo ist hier mein 
Denkfehler? Ich weiß nicht, was ich falsch mache oder was in meiner 
Schaltung fehlt.

Autor: hinz (Gast)
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E. K. schrieb:
> Wo ist hier mein
> Denkfehler?

Zu wenig Versorgungsspannung des Opamp.

Autor: ArnoR (Gast)
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E. K. schrieb:
> Wo ist hier mein Denkfehler?

Du hast einen analogen Stromregler gebaut. Denn sobald der Strom den 
Grenzwert erreicht regelt der Komparator den Fet einfach so weit ab, 
dass der Strom nicht weiter steigen kann. Deine Schaltung hat keine 
Hysterese und schaltet deswegen nicht, sondern regelt.

E. K. schrieb:
> Die ganze Anwendung soll 50V
> kompatibel sein, weshalb auch ein Spannungsteiler verwendet wurde, da
> der LT1716 maximal nur 44V laut Datenblatt verträgt

Witzbold, wie soll der LT1716 dann am Ausgang auf 50V kommen, um den 
Mosfet abzuschalten?

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Das Gate muss auf 50V damit der PMOS abschaltet. Ein Opamp der nur mit 
22V versorgt wird kann das nicht.

Hast du bedacht, dass du Widerstände mit 0,01% Toleranz für deine 
Schaltung kaufen musst?
Um das zu vermeiden solle´test du die Schaltung anders machen.

: Bearbeitet durch User
Autor: Bobby (Gast)
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Immer die ASC-Datei mit anhängen.

Autor: Mark S. (voltwide)
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Mal angenommen, die Schaltung würde funktionieren, d.h. bei einem 
Überstrom schaltet der MOSFET ab. Sogleich entfällt das Spannungsgefälle 
über dem shunt - und der Komparator schaltet den MOSFET wieder ein - 
Überstrom fließt - sofortige Abschaltung ... etc ppp. Willst Du das?

: Bearbeitet durch User
Autor: Amateur (Gast)
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Zwei einfache Sachen:
1. Der FET braucht eine Steuerspannung von 50V++. Woher nehmen wenn
   nicht klauen?
2. Die wenigsten FETs sind für den Linearbetrieb geeignet. Geht
   kurzzeitig, riecht dann aber nach kurzer Zeit.

Was Du da aufgestellt hast ist eine nicht funktionierende 
Strombegrenzung;-)

Autor: hinz (Gast)
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Amateur schrieb:
> Der FET braucht eine Steuerspannung von 50V++.

Nix ++, ist doch ein p-Kanal.

Autor: E. K. (eyuep)
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Helmut S. schrieb:
> Das Gate muss auf 50V damit der PMOS abschaltet. Ein Opamp der nur mit
> 22V versorgt wird kann das nicht.

Das habe ich total übersehen. Jetzt macht alles Sinn. Ich habe nun auch 
den LT1716 Opamp durch eine 50V-kompatiblen Opamp ersetzt und mit 50V 
versorgt. Allerdings spuckt der mir am Output nur 27V aus. Ich steh 
gerade aufm Schlauch. Ich weiß nicht was ich falsch mache. Liegt das 
vielleicht am MOSFET?

Mark S. schrieb:
> Mal angenommen, die Schaltung würde funktionieren, d.h. bei einem
> Überstrom schaltet der MOSFET ab. Sogleich entfällt das Spannungsgefälle
> über dem shunt - und der Komparator schaltet den MOSFET wieder ein -
> Überstrom fließt - sofortige Abschaltung ... etc ppp. Willst Du das?

Daran habe ich schon gedacht. Ich wollte im weiteren Verlauf noch ein 
RC-Glied einbauen, damit der MOSFET verzögert einschaltet.

Bobby schrieb:
> Immer die ASC-Datei mit anhängen.

Ist angehängt.

Autor: Dieter (Gast)
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Die Schaltung schwingt vielleicht.

Autor: hinz (Gast)
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Dieter schrieb:
> Die Schaltung schwingt vielleicht.

Ach wo, die ist einfach Murks.


Dass nur 27V raus kommen ist doch kein Wunder. Der TE sollte sich mal 
die Spannung nach dem Shunt ansehen.

Autor: Dieter (Gast)
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Übersehen, dass nur simuliert wurde.
Da sind mehrere Bugs in der Schaltung.

Der TO moege mal R5 mit 80 und 200k durchspielen und den OP Ausgang 
ansehen.

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