Überspannungsabschaltung

[Daniel B. (daniel10)]

Hallo liebe Forengemeinde.

Ich habe eine Frage bezüglich meines angehängten Schaltplans.
Erstmal was ich eigentlich damit möchte: Ich baue mir einen 
Drehzahlmesser für RC-Flug, um damit die Hauptrotordrehzahl von RC-Helis 
messen zu können.
Die Schaltung oben ist meine Spannungsversorgung für µC, Bluetoothmodul, 
IR-Leds, usw.
Die Stromaufnahme der gesamten Schaltung dürfte ca. 100mA sein, rechne 
aber mit weniger.
Primär wird die Schaltung mit 5V am USB Anschluss versorgt.
Da man auf dem Flugplatz aber nicht immer eine Powerbank dabei hat, wohl 
aber 3S-Lipos, kann ich die 12,6V über USB einspeisen, ohne das mir 
meine 3,3V LDOs schaden nehmen.
Nun möchte ich jedoch einen Schutz haben haben, falls irrtümlich ein 
6S-Lipo oder mehr angeschlossen wird.
Obige Schaltung schaltet bei erreichen von ca. 14,26V ab und schaltet 
bei ca. 14V wieder ein, also mit einer Hysterese.
In der Simulation in LTspice funktioniert das ganz gut, nur bin ich mir 
nicht sicher, ob ich folgendes korrekt verstanden habe:
VGS meines Mosfets beträgt 20V.
Meine Spannung, vor der ich mich schützen möchte, ist über 25V.
Besagt die VGS nun A: maximal anliegende Spannung an Source über 25V, 
Mosfet nimmt schaden.
Oder B: Spannungsdifferenz an Source und Gate: Gatespannung 0V, da über 
Widerstand an GND, Source steigt gleich wie meine Eingangsspannung.
Wenn mein Transistor schaltet, liegt am Gate auch Eingangsspannung an, 
also Spannungsunterschied 0V, Mosfet bleibt heile, obwohl 
Eingangspannung weiter steigt.
Ich habe meinen Mosfet nach niedrigem RDSon, VGS bis 20V und niedrigem 
VGS Threshold ausgesucht. Ab ca. 2,5V leitet mein Mosfet, bzw. beginnt 
zu leiten. Ist meine Wahl OK, oder gibt es bessere Modelle, bevorzugt in 
kleinem 3 Pin SMD Gehäuse?
Transistor ist ein 65V Typ, wenn die Antwort auf meine Fragen oben "B" 
lautet, könnte die Schaltung bis sagen wir mal 60V sicher schützen.
In dem Moment, wo mein Transistor schaltet, liegt an der Kathode vom 
TL431 knapp 2V an laut Simulation in LTspice, also weit unter den 
maximalen 36V, die der TL431 darf.
Würde mich freuen, wenn einer eine Antwort parat hat :-)
Liebe Grüße, Daniel

P.S:Tut mir leid für 2 Bilder. Das zuerst hochgeladene war mir beim 
öffnen zu klein, man erkannte kaum die Bauteilbezeichnungen, hab ein 
zweites, größeres hochgeladen, konnte das erste aber nicht mehr löschen.

[Flip B. (frickelfreak)]

Lass das, eine Akkuspannung ungeregelt auf USB zu geben. Auf dem USB 
liegen vor der PD Arbitrierung IMMER 5V an, nichts anderes. Sonst killt 
sich damit irgendwann irgendwer seine Geräte.

Spar dir die Bauteile und setze die Regelung auf die Quellseite, das ist 
konform und dafür gibt es reichlich Bausteine, auch als feritgmodul. Die 
halten normalerweise >30V aus und können verlustarm auf 5-20V regeln, je 
nach angestecktem PD gerät.

[Daniel B. (daniel10)]

Danke für deine Antwort. Stimmt auch wieder mit USB und rein 5V...
Also kein Überspannungsschutz und strickt bei 5V bleiben.
Aber die Schaltung selbst wäre korrekt und auch mein Verständnis von VGS 
als Spannungsdifferenz von Source und Gate?

[Michael B. (laberkopp)]

Daniel B. schrieb:
> ob ich folgendes korrekt verstanden habe:
> VGS meines Mosfets beträgt 20V.
> Meine Spannung, vor der ich mich schützen möchte, ist über 25V.
> Besagt die VGS nun A: maximal anliegende Spannung an Source über 25V,
> Mosfet nimmt schaden.

Jein, weil ja dann der TL431 über den PNP dessen Gate kurzschliessen 
soll. Aber das dauert eine Mikrosekunde, und in der könnte der MOSFET 
schon kaputt sein.
Daher eine 18V Z-Diode zwischen Source und Gate.

ABER: Der TL431 schaltet nicht abrupt, sondern lässt zwischen 2 und 2.5V 
langsam immer mehr Strom durch. Daher funktioniert das mit der Hysterese 
in der Praxis nicht so wie gewünscht.

Automotive Linearregler vertragen auch 60V TPS7A16, R1560, RT9068, 
RT9074, AP7387Q,

[Rainer W. (rawi)]

Daniel B. schrieb:
> Primär wird die Schaltung mit 5V am USB Anschluss versorgt.
> Da man auf dem Flugplatz aber nicht immer eine Powerbank dabei hat, wohl
> aber 3S-Lipos, kann ich die 12,6V über USB einspeisen, ohne das mir
> meine 3,3V LDOs schaden nehmen.
> Nun möchte ich jedoch einen Schutz haben haben, falls irrtümlich ein
> 6S-Lipo oder mehr angeschlossen wird.

Warum willst du unbedingt LDOs verwenden?
DC/DC-Step-Down-Wandler, die 3.3V liefern und bis zu 40V am Eingang 
vertragen, gibt es als Modul fertig zu kaufen (z.B. DD4012SA 3.3V) und 
der Wirkungsgrad ist erheblich besser, als bei einem LDO.
Falls die Gefahr besteht, dass jemand auf die Idee kommt, Netzspannung 
anzuschließen, kannst du immer noch eine Schutzschaltung drumherum bauen 
;-)

p.s. Ein Verpolschutz fehlt noch, falls irgendjemand mit irgendetwas 
ankommt.

[Jens M. (schuchkleisser)]

Flip B. schrieb:
> Auf dem USB
> liegen vor der PD Arbitrierung IMMER 5V an, nichts anderes.

USB-C ist Spannungslos ohne Widerstände an CC.

Aber es gibt im KFZ-Handel günstig Zigarettenanzünder-Stecker, die 
Normkonform USB-C mit PD und QC erzeugen, und schon ist man für <10€ auf 
der sicheren Seite. Ein Modellbauer kann das dann schick verpacken, und 
wenn es für Laster ist kann es 28V vertragen, also 2S-6S Lipo.

Ein Kastl mit Akkustecker auf der einen und USB-C auf der anderen kann 
man sogar fertig kaufen, aber natürlich hat man immer den falschen 
Akkustecker.
Ich kenns nicht aber ich meine sowas wie 
https://www.ebay.de/itm/146586273128

[Jobst M. (jobstens-de)]

MAX15062A

Gruß
Jobst