Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik KFZ Transientenschutz


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von Manuel K. (mogs)


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Hallo community,

ich bin gerade dabei eine Schaltung für ein KFZ aufzubauen und dabei auf 
den Transientenschutz hier gestoßen:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz

Dort wird eine 47µH, 1,2A Entstördrossel verwendet.
In meinem Fall brauche ich bis zu 3A in meiner Schaltung. Reicht es 
einfach eine Entstördrossel zu nehmen, die für bis zu 5A spezifiziert 
ist (z.B. TLC 5,0A-47µ Ringkerndrossel), oder muss ich auch eine andere 
Induktivität wählen?

Wenn ich dann noch eine Diode, bspw. 1N4002, in Reihe vor meinem 
eigentlichen Schaltkreis schalten will, sollte diese dann zwischen 
Drossel und Spannungsquelle gepackt werden oder zwischen Drossel und 
restlichem Schaltkreis? Ich tippe auf Letzteres, da die Drossel ja schon 
das Boardnetz mitschützen sollte.

Viele Grüße,
mogs

von was (Gast)


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Manuel K. schrieb:
> da die Drossel ja schon das Boardnetz mitschützen sollte.

Vor... was?

Dürfte keine Rolle spielen.

von Hp M. (nachtmix)


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Manuel K. schrieb:
> für ein KFZ

LKW sind keine KFZ?
Falls doch, solltest du dich mal nach deren Bordnetzspannung erkundigen 
anstatt  fragwürdige Schaltungen einfach nachzubauen.

Im Übrigen haben unterschiedliche KFZ-Hersteller auch unterschiedliche 
Hausnormen, nach denen sie die Eignung einer solchen Schaltung 
beurteilen.
Leider sind diejenigen, über die ich verfüge, nicht zur Veröffentlichung 
bestimmt.
Deshalb sei nur soviel gesagt: TVS geht kaputt und danach eine Sicherung 
ist i.d.R keine Option.

Kannst aber mal hier schauen: 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

von Manuel K. (mogs)


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was schrieb:
> Dürfte keine Rolle spielen.

Die Induktivität dürfte keine Rolle spielen, oder wo die Diode eingebaut 
wird?

Hp M. schrieb:
> Deshalb sei nur soviel gesagt: TVS geht kaputt und danach eine Sicherung
> ist i.d.R keine Option.

Möchtest du mir sagen, dass das, was in dem verlinkten Artikel steht, 
nicht funktioniert?
Ich wäre davon ausgegangen, dass wie in dem Artikel erläutert, die 
Sicherung (welche zwischen Spannungsquelle und Transientenschutz 
eingebaut ist), rausfliegt bei zu hoher Spannung, weil die TVS in dem 
Fall kurzschließt.
Du sagst jetzt, dass die TVS in dem Fall auch abraucht?

Es geht übrigens ausschließlich um Motorräder, keine PKW, LKW etc. :)

von Hp M. (nachtmix)


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Manuel K. schrieb:
> In meinem Fall brauche ich bis zu 3A in meiner Schaltung.

Manuel K. schrieb:
> Wenn ich dann noch eine Diode, bspw. 1N4002, in Reihe vor meinem
> eigentlichen Schaltkreis schalten will,

...wirst du dich sicher nicht wundern, wenn diese Diode schon im 
Normalbetrieb kaputt geht.


P.S.:

Manuel K. schrieb:
> weil die TVS in dem
> Fall kurzschließt.
> Du sagst jetzt, dass die TVS in dem Fall auch abraucht?

Das ist das Gleiche.
Die TVS macht nur einen Kurzschluss, wenn sie kaputt ist.

: Bearbeitet durch User
von Manuel K. (mogs)


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Hp M. schrieb:
> ...wirst du dich sicher nicht wundern, wenn diese Diode schon im
> Normalbetrieb kaputt geht.

Stimmt, hab die falsche Diode kopiert. Sollte eine 1N5401 sein, die die 
3A verträgt.

> Manuel K. schrieb:
>> weil die TVS in dem
>> Fall kurzschließt.
>> Du sagst jetzt, dass die TVS in dem Fall auch abraucht?
>
> Das ist das Gleiche.
> Die TVS macht nur einen Kurzschluss, wenn sie kaputt ist.

Ich verstehe noch nicht ganz was du versuchst mir zu sagen :)
Dass der Transientenschutz, den ich verlinkt habe, generell nicht 
funktioniert, oder dass ich was falsch aufgebaut/dargestellt oder 
verstanden habe?

von Anja (Gast)


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Manuel K. schrieb:
> Dass der Transientenschutz, den ich verlinkt habe, generell nicht
> funktioniert,

Die Frage wurde eigentlich in den Links des oben genannten Artikels 
umfassend diskutiert. Quintessenz: stecke Dein Geld lieber in einen 
KFZ-tauglichen Spannungsregler (40-60V Spannungsfestigkeit je nach OEM) 
und ein paar Abblockkondensatoren.

Gruß Anja

von Manuel K. (mogs)


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Anja schrieb:
> Die Frage wurde eigentlich in den Links des oben genannten Artikels
> umfassend diskutiert. Quintessenz: stecke Dein Geld lieber in einen
> KFZ-tauglichen Spannungsregler (40-60V Spannungsfestigkeit je nach OEM)
> und ein paar Abblockkondensatoren.


Du beziehst dich sicher auf die dse-faq, oder?
Da war ich etwas verwirrt, da dort einerseits auch erwähnt wird, dass 
eine Drossel sinnvoll ist, andererseits folgt darauf die Empfehlung mit 
Regler+Kondensator, wie du es geschrieben hast, ohne Drossel.


An sich wäre das super, wenn das ausreicht. Und eigentlich will ich auch 
nur einen uC mit 5V versorgen mit max 100mA. Dafür ware es ja perfekt.
Der uC soll allerdings über einen MOSFET immer wieder für kurze Zeit 
einen Verbraucher ein/ausschalten, der wiederum 12V benötigt und ca 2,5A 
zieht. Diese wollte ich zwischen Regler und Transientenschutz abgreifen, 
damit der Verbraucher die möglichst störfreien 12V bekommt. Und deswegen 
kam die Frage mit der Drossel für >3A auf.


Ratet ihr in dem Fall weiterhin von dem verlinkten Transientenschutz ab? 
Soll dann ein zweiter Regler für 12V rein?


Kann mich evtl. noch jemand aufklären, warum mein verlinkter Artikel zum 
Transientenschutz generell weniger geeignet ist?

von Manuel K. (mogs)


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Ich habe mir nochmal euren Rat zu Herzen genommen und die dse-FAQ 
nochmal aufmerksamer gelesen. Danke an dieser Stelle nochmal für den 
Link.
Ich habe nun eine Schaltung mit Reglern aufgebaut, die Spitzen bis 60V 
vertragen, ohne Drossel und TVS (Transientenschutz). Damit dürfte ich ja 
alles Notwendige abfangen, abgesehen vom Jump Start vom LKW (für mich 
kein Problem).

Was sagt ihr zu meiner Schaltung im Anhang?
Sehen eure Profi-Augen noch Verbesserungspotenzial oder gar grobe 
Fehler?
Vielen Dank im Voraus fürs drüber Schauen :-)

von Anja (Gast)


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Hallo,

üblicherweise schaltet man noch ca 100nF Kondensatoren für die 
höherfrequenten Pulse am Ein und Ausgang der Spannungsregler. (und auch 
als ESD-Schutz für die Verpolschutzdiode).

Wobei falls es sich um SMD Keramikkondensatoren handelt die leicht durch 
Vibrationen brechen können, immer 2 in Reihe (im Layout 90 Grad 
gegeneinander gedreht) verwendet werden.

Frage: wenn die Last sowieso 50 Hz PWM verwendet (womöglich noch 
Induktiv) warum wird dann die effektive Spannung nicht durch Variation 
des PWM-Tastverhältnisses (gesteuert von der Batteriespannung) 
eingestellt?
(und somit der 12V-Regler eingespart?)

Der Ausgangs-FET muß dann natürlich auch die 60V aushalten.

Gruß Anja

von Forist (Gast)


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Manuel K. schrieb:
> ich bin gerade dabei eine Schaltung für ein KFZ aufzubauen und dabei auf
> den Transientenschutz hier gestoßen:
> 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz

Warum meinst du, dass dein Problem irgendetwas mit Mikrocontrollern oder 
digitaler Elektronik zu tun hat?

Transienten sind eher dem Analogbereich zuzurechnen und "Kfz" hört sich 
ziemlich nach Fahrzeugelektronik an. Warum fragst nicht direkt dort?

von Soul E. (souleye)


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Manuel K. schrieb:

> Was sagt ihr zu meiner Schaltung im Anhang?

Passt so. Üblicherweise hat man noch etwas keramisches (100 nF 100 V 
0805) direkt am Eingang. Entweder Flexiterm (bruchfest) oder zweimal den 
doppelten Wert (220 nF 50 V 0805) in Reihe.

Deine Spannungsregler wollen eventuell auch Keramik direkt an den Pins, 
das steht im Datenblatt. Da reichen primärseitig 50 V, denn Du bist 
hinter dem Elko. Hinter der Sicherung ist auch keine Bruchfestigkeit 
mehr gefordert.

Für den Elko reichen 35 V, die ISO-Pulse werden hinreichend 
plattgedrückt.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Manuel K. schrieb:
> Was sagt ihr zu meiner Schaltung

Eine RELAISSPULE die 2.5A zieht ? Wohl kaum. Ausserdem kommt so eine 
Relaisspule gut mit ungeregelten 12V zurecht, nur Freilaufdiode und 
SchaltMOSFET sollten 150V aushalten.
Ausserdem halte ich die 250mA Sicherung vor dem 1A Regler für Unsinn, 
die 4A Sicherung macht nur Sinn wenn sie im Moped so schon vorhanden ist 
denn die 4A Diode schützt sie nicht, und ein Arduino wird dir im Moped 
nur abstürzen, die Schaltung ist nicht EMV 'Zündfunken' fest und nicht 
für die Umgebungsklimaschwankungen am Moped ausgelegt.

von Arno H. (arno_h)


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Forist schrieb:
> Warum meinst du, dass dein Problem irgendetwas mit Mikrocontrollern oder
> digitaler Elektronik zu tun hat?
>
> Transienten sind eher dem Analogbereich zuzurechnen und "Kfz" hört sich
> ziemlich nach Fahrzeugelektronik an. Warum fragst nicht direkt dort?

Wenn es nicht funktioniert, ist der Mikrocontroller kaputt?

Arno

von Veit D. (devil-elec)


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Hp M. schrieb:

> Deshalb sei nur soviel gesagt: TVS geht kaputt und danach eine Sicherung
> ist i.d.R keine Option.
>
> Kannst aber mal hier schauen:
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Eine TVS geht nur bei Überlastung kaputt. Wenn sie nur kurzzeitig zu 
hohe Spannungen ableiten soll, macht sie ihren Job dauerhaft. Sie wird 
leitend und bildet einen Kurzschluss um die Spannungerhöhung zu killen. 
Bei Transienten zeitlich gesehen also nur ganz kurz. Darauf reagiert 
keine Schmelzsicherung. Um den TVS Kurzschlussstrom zu begrenzen kann 
man einen Längswiderstand einbauen. Passend zum zulässigen 
Kurzschlussstrom der TVS. Meinetwegen in Reihe zur Sicherung. Die 
Schmelzsicherung schützt dann nur vor richtigen Kurzschlüssen. 
Sicherungswert und Kurschlussstrom muss natürlich passend gewählt 
werden, sonst löst die Sicherung nie aus.

von Manuel K. (mogs)


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Vielen Dank für eure Antworten!

Anja schrieb:
> üblicherweise schaltet man noch ca 100nF Kondensatoren für die
> höherfrequenten Pulse am Ein und Ausgang der Spannungsregler.
Danke, baue ich noch ein.

> Frage: wenn die Last sowieso 50 Hz PWM verwendet (womöglich noch
> Induktiv) warum wird dann die effektive Spannung nicht durch Variation
> des PWM-Tastverhältnisses (gesteuert von der Batteriespannung)
> eingestellt?
> (und somit der 12V-Regler eingespart?)
Mit dem 12V Regler bin ich mir sowieso noch unsicher. Ich habe nämlich 
gesehen, dass ähnliche Schaltungen die Pumpe (Load) direkt an die 12V 
Leitung hängen. Die scheint die Spannungsschwankungen also für die 
benötigten paar Millisekunden auszuhalten.
Siehe
1. http://www.mccoi-forum.de//files/mein_mccoi-schaltplan_177.jpg
2. https://www.rehtronik.de/IQ11PLAN.pdf
3. 
https://github.com/TelosNox/noxmatic/blob/master/KiCad/Schematic_oiler_only.pdf

Soul E. schrieb:
> Passt so. Üblicherweise hat man noch etwas keramisches (100 nF 100 V
> 0805) direkt am Eingang. Entweder Flexiterm (bruchfest) oder zweimal den
> doppelten Wert (220 nF 50 V 0805) in Reihe.
> Deine Spannungsregler wollen eventuell auch Keramik direkt an den Pins,
> das steht im Datenblatt. Da reichen primärseitig 50 V, denn Du bist
> hinter dem Elko. Hinter der Sicherung ist auch keine Bruchfestigkeit
> mehr gefordert.
> Für den Elko reichen 35 V, die ISO-Pulse werden hinreichend
> plattgedrückt.
Danke, werde ich in der nächsten Version des Plans berücksichtigen.

MaWin schrieb:
> Eine RELAISSPULE die 2.5A zieht ? Wohl kaum.
Was meinst du mit Relaispule? Gesteuert werden soll eine Pumpe (Load).

> Ausserdem kommt so eine
> Relaisspule gut mit ungeregelten 12V zurecht,
Dass die Pumpe das aushält denke ich mittlerweile auch, siehe oben.

> Ausserdem halte ich die 250mA Sicherung vor dem 1A Regler für Unsinn,
Das habe ich auch überlegt, da bei minimal zu hohem Strom das Ding nicht 
schnell genug auslöst. Bringt dann nur bei einem Kurzschluss etwas, aber 
dafür sollte die 4A Sicherung ja reichen.

> die 4A Sicherung macht nur Sinn wenn sie im Moped so schon vorhanden ist
> denn die 4A Diode schützt sie nicht
Wieso nicht? Gedacht war das für den Fall eines Kurzschlusses, um vor 
allem den Arduino zu schützen.

> ein Arduino wird dir im Moped
> nur abstürzen, die Schaltung ist nicht EMV 'Zündfunken' fest und nicht
> für die Umgebungsklimaschwankungen am Moped ausgelegt.
Soweit ich weiß hält der Arduino 85°C aus (die habe ich unterm Hintern 
noch nicht gespürt) und ich habe auch schon mit jemanden gesprochen, der 
den Arduino mal an seinem Bike verwendet hatte. Wo genau siehst du da 
die Probleme?

von wer (Gast)


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Manuel K. schrieb:
> Gedacht war das für den Fall eines Kurzschlusses, um vor allem den
> Arduino zu schützen.

Sicherungen schützen Leitungen, sonst nichts.
Den Arduino schützt du, indem du ihn innerhalb der Specs betreibst.

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