Kurzschlussschutz Spannungsteiler

[Dirk F. (dirkf)]

Hallo,
in der aktuellen Schaltung A  wird ein Kurzschlussschutz umgesetzt, der 
bei ca.  20 A anspricht.
Leider wird der Shunt 50 mOhm  im Normalbetrieb mit 10 A aber sehr heiß.

Daher möchte ich auf Schaltung B wechseln mit Shunt 25 mOhm.

Frage: Wie groß muss R42 ausgelegt werden, um die gleiche Zeitkonstante 
wie in Schaltung A zu haben ?

235 Ohm ?

[Wulf D. (holler)]

Scherzfrage?
Vielleicht auf Germaniumtransistor wechseln. Dann hast du auch noch eine 
temperaturabhängige Abschaltung.

[Dirk F. (dirkf)]

Wulf D. schrieb:
> Scherzfrage?

Nein

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Funktioniert nur mit Minus 0,5V am Emitter. Das erreichst Du am 
Einfachsten mit einer bestrahlten Solarzelle zwischen Emitter und Masse. 
Siehe Bild.

[Thomas (werists)]

Dirk F. schrieb:

> Frage: Wie groß muss R42 ausgelegt werden, um die gleiche Zeitkonstante

Die Zeitkonstante ist nicht das Problem, sondern die Spannung über dem 
Shunt und somit die an der Basis...
Halber Shuntwert -> halbe Spannung (U=R*I)

[Axel S. (a-za-z0-9)]

Dirk F. schrieb:
> Wie groß muss R42 ausgelegt werden, um die gleiche Zeitkonstante
> wie in Schaltung A zu haben ?

So groß wie der Innenwiderstand der Spannungsquelle ist, die der 
Spannungsteiler aus den zwei 470Ω Widerständen bildet.

Ein Spannungsteiler läßt sich in eine äquivalente Schaltung aus
einer Spannungsquelle und einem Serienwiderstand umrechnen. Genau
das brauchst du hier. Die Formel ist absoluter Standard, die sage
ich dir jetzt nicht vor.

[Wulf D. (holler)]

235 Ohm ist korrekt.

[Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)]

von Dirk F. schrieb:
>Frage: Wie groß muss R42 ausgelegt werden, um die gleiche Zeitkonstante
>wie in Schaltung A zu haben ?

235 Ohm

Basisstrom fließt erst bei so etwa 0,6 bis 0,7V.
20A * 0,025 Ohm = 0,5V

[Mani W. (e-doc)]

R42 muss durch probieren und studieren ermittelt werden!

Germanium verwenden...

[Mani W. (e-doc)]

Und ob ein Shunt "sehr heiss" wird, mit den Fingern "gemessen",
das ist relativer Schmarrn...

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Mani W. schrieb:
> Und ob ein Shunt "sehr heiss" wird, mit den Fingern "gemessen",
> das ist relativer Schmarrn...

Das kannst Du aus der Entfernung gar nicht feststellen ohne den Finger 
des TO nachher gesehen zu haben. Wenn da nach dem kurzen berühren eine 
schöne Brandblase oder Schmorrfleck auf der Haut ist, dann ist "sehr 
heiss" auch ohne Messung belegt.

[Dirk F. (dirkf)]

Mani W. schrieb:
> Und ob ein Shunt "sehr heiss" wird, mit den Fingern "gemessen",
> das ist relativer Schmarrn...

Laut Datenblatt bei Nennlast 5 W:  220°C

[Falk B. (falk)]

Dirk F. schrieb:
> in der aktuellen Schaltung A  wird ein Kurzschlussschutz umgesetzt, der
> bei ca.  20 A anspricht.
> Leider wird der Shunt 50 mOhm  im Normalbetrieb mit 10 A aber sehr heiß.

Wie heiß? Lastwiderstände dürfen heiß werden, hochlastwiderstände bis zu 
350°C.

> Daher möchte ich auf Schaltung B wechseln mit Shunt 25 mOhm.

Geht nicht, denn der Transistor braucht ca. 0,6-0,7V zum sicheren 
Schalten.
Wenn man mit weniger Spannung über dem Shunt auskommen will/muss, nimmt 
man einen Komparator, der kann mV genau messen und schalten. Aber bitte 
mit Hysterese, siehe Schmitt-Trigger.

[Dirk F. (dirkf)]

Falk B. schrieb:
> Geht nicht, denn der Transistor braucht ca. 0,6-0,7V zum sicheren
> Schalten.
Deshalb ist doch der Spannungsteiler 2:1 entfallen.
Schaltung A  ist aufgebaut und funktioniert.

[Falk B. (falk)]

Dirk F. schrieb:
>> Geht nicht, denn der Transistor braucht ca. 0,6-0,7V zum sicheren
>> Schalten.
> Deshalb ist doch der Spannungsteiler 2:1 entfallen.
> Schaltung A  ist aufgebaut und funktioniert.

Ohhh, war wohl zu früh am morgen 8-0

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Wulf D. schrieb:
> 235 Ohm ist korrekt.

Alternative wäre die 470 Ohm zu lassen und statt 1nF einen 470pF 
Kondensator zu verwenden.

Auf falstad.com kannst Du das auch ausprobieren. Ist aber nur sichtbar 
mit größeren Kondensatoren in der Simulation.

[Rolf (rolf22)]

Dirk F. schrieb:
Dirk F. schrieb:
> Schaltung A  ist aufgebaut und funktioniert

Aber nur mit Glück.
Bei 20 A an 50 mOhm mit 2:1-Spannungsteiler bekommst du nominell nur 0,5 
V am Transistor. Das genügt für einen normalen Silizium-Transistor 
nicht.

Die drei Widerstände haben aber Toleranzen. Wie genau ist sind denn 
deine Widerstände, und erfolgt die Auslösung wirklich schon bei 20 A?

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Rolf schrieb:
> Toleranzen

Glaube das spielt hier nicht die Rolle, weil es bei dem TO egal sein 
dürfte, ob die Schaltung bei 40 Grad bereits bei 15A reagiert und bei 
-10 Grad erst bei 25A.

[Dirk F. (dirkf)]

Rolf schrieb:
> erfolgt die Auslösung wirklich schon bei 20 A?

Genau waren es 24 A bein 20°C.
Aber wenn der Shunt sich erwärmt, und das macht er, sinkt der 
Abschaltpunkt..

Shunt Datenblatt 20 PPM/K
Endtemperatur bei 5 W:   220°C
200 K * 20 PPM/K  = 4000 PPM  = 0,4 %

[Monk (roehrmond)]

Versuche es mal mit einer stabilen Referenzspannung und einem 
Komparator. Das ganze kann sich im zweistelligen Millivolt Bereich 
abspielen.

Berücksichtige die maximalen Ströme und Spannungen  die im Kurzschluss 
Fall auftreten. Das hängt stark von der Quelle der Stromversorgung ab.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dirk F. schrieb:
> Wie groß muss R42 ausgelegt werden, um die gleiche Zeitkonstante wie in
> Schaltung A zu haben ?
1. bitte nicht Plenken.
2. Ersatzspannungsquelle --> Ri = 470R/2 --> R42 = 235R
3. Die Zeitkonstante ist mit 235ns eh so kurz, dass diese Berechnung 
irrelevant ist.

Monk schrieb:
> Versuche es mal mit einer stabilen Referenzspannung und einem
> Komparator. Das ganze kann sich im zweistelligen Millivolt Bereich
> abspielen
Man kann der Basis in der Schaltung A auch einfach mit einem R37 eine 
"Vorspannung" geben. Die Schaltschwelle dieser simplen 
Transistorschaltung ist sowieso ziemlich undefiniert.

[Thomas S. (Firma: Chipwerkstatt) (tom_63)]

Dirk F. schrieb:
> Leider wird der Shunt 50 mOhm  im Normalbetrieb mit 10 A aber sehr heiß.
Dann schraub den Shunt auf einen angemessenen großen Kühlkörper. Zur Not 
mit Gebläse.

[Dirk F. (dirkf)]

Thomas S. schrieb:
> Dann schraub den Shunt auf einen angemessenen großen Kühlkörper. Zur Not
> mit Gebläse.

Shunt:  Welwyn Components / TT Electronics  OAR5-R005FI
Kühlkörper geht also nicht.

[Dirk F. (dirkf)]

Lothar M. schrieb:
> Die Zeitkonstante ist mit 235ns eh so kurz, dass diese Berechnung
> irrelevant ist.

Beim Kurzschlussschutz eines MOSFET am 400 V Netz spielen diese Zeiten 
schon eine Rolle.....

[Rolf (rolf22)]

Dirk F. schrieb:
> Aber wenn der Shunt sich erwärmt, und das macht er, sinkt der
> Abschaltpunkt..
>
> Shunt Datenblatt 20 PPM/K
> Endtemperatur bei 5 W:   220°C
> 200 K * 20 PPM/K  = 4000 PPM  = 0,4 %

Ähemm. Mit 0,4 % Widerstandserhöhung steigt die Spannung am Transistor 
von 0,5 auf 0,502 Volt. Da bringt lautes Zuschlagen der Zimmertür 
vielleicht schon mehr.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Dirk F. schrieb:
> Beim Kurzschlussschutz eines MOSFET am 400 V Netz spielen diese Zeiten
> schon eine Rolle.....
Dann ist die Schaltung mit ihren vielen Toleranzen mindestens fraglich, 
wenn nicht ungeeignet.

Oder andersrum: warum überhaupt der Kondensator? Der Transistor braucht 
eh schon typisch 135ns zum Einschalten.