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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überspannungsschutz (Crowbar) für XPORT (3.3V)


Autor: Roland Z. (r-zimmermann)
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Hallo zusammen,

ich habe wieder mal ein kleines Problem in der Steuerungsentwicklung. 
Ich bin dran ein Datenerfassungssystem zu entwickeln das als 
Schnittstelle zur "außenwelt" mit einem XPORT-AR artbeitet. Der XPORT-AR 
braucht als Speisung 3.3V bei max. 400mA. Ich habe, da ein Linearregler 
je nach Eingangsspannung bei diesem Strom prima als Herdplatte zu 
gebrauchen ist, einen Schaltregler mit dem MC34063 vorgesehen. Da ich 
noch große Bestände dieses Schaltreglers am lager habe bietet sich der 
eigentlich ganz gut an (Ja ich weiß es gibt effizientere und bessere 
aber die müßte ich erst bestellen)
Die Schaltung selbst ist kein Problem, ist ja schließlich nicht das 
erste mal das ich so etwas aufbaue aber eine Sorge habe ich trotzdem 
noch. Stichwort Überspannung. Gibt z.B. der MC34063 den Löffel ab 
(Regelung versagt, Schalttransistor Bricht auf der E-C Strecke durch 
usw) bekommt die Schaltung hinten dran, genauer der XPORT (und der ist 
leider nicht wirklich billig) um einiges mehr als 3.3VDC. Die 
Speisespannung des Schaltregler kann bis zu 20 Volt betragen mit 
mehreren Ampere leistung hintendran. Der Xport quittiert das dann 
natürlich sofort mit Rauch und ist hinüber. Da diese Angelegenheit nicht 
ganz billig ist möchte ich das natürlich gerne vermeiden :)

Es gibt mehrere Crowbar-Circuits die ich im Netz und in der 
Einschlägigen Literatur gefunden habe, aber die meisten Funktionieren 
bei einer solchen kleinen Spannung nicht mehr. Eine Schaltung mit dem 
TL431 (Referenzspannungsquelle 2,5V, nach oben hin einstellbar mit Poti) 
ist im Datenblatt beschrieben, jedoch weiß ich nicht ob der Thyristor 
bie solch kleinen Spannungen das mittel der Wahl ist. EVTL kann man den 
durch einen Mosfet oder Transistor ersetzen?

Oder gibt es eine einfache Schaltung die ich übersehen habe? Z-Dioden 
Schaltungen sind zu ungenau und scheiden somit leider aus.

MfG
Rolle

PS: Datenblatt TL431 im Anhang

Autor: tcfkat (Gast)
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Hi,

alsoooo... ich wüsste nicht, warum ein TIC106 das nicht packen sollte. 
Lt. DS hat der ein Peak-on-state-voltage von 1,7V @ 5A; hold-current 
von 8mA; und ein Ugt=1V, allerdings ist mir nicht klar, ob der wirklich 
bei Ua=3,3V zündet... da steht was von Vaa=6V, kann ich nicht so richtig 
interpretieren... evtl. ausprobieren. Ein Thyristor sollte es aber schon 
sein, eben weil der sich selbst hält, im Gegensatz zu MOSFET/Bipolaren.
Zündschaltung: TL341-Refpin so beschalten, dass bei z.B. 3,4V Versorgung 
der Ref-Pin gerade 2,5V bekommt. Erst dann zieht der Strom über die 
Anode, dort einen PNP reinlegen, der die Versorgung auf das Gate des 
Thyristors durchschaltet (Vorwiderstände dazu etc.). Der TL431 arbeitet 
sicher ab 2,5V.

Autor: Michael Waiblinger (wiebel42)
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Ansonsten könntest du doch auch ganz stumpf einpaar Dioden in Reihe 
Schalten und hättest eine Leistungszenerdiode (Transil?!?) die für dich 
dann die Sicherung ausbläst. -wiebel

Autor: tcfkat (Gast)
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Du kannst die Anode des Thyristors auch VOR den MC34063 legen, da ist 
auf jeden Fall genügend Spannung, dass der zündet. Über den MC34063 
zwischen In und Out dann noch eine Schottky, die den Sekundärelko 
schnell entlädt.

Autor: Andreas K. (a-k)
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Alternative: Du fährst den Schaltregler mit 4-5V und hängst einen 
linearen LDO dahinter. Normalerweise sollte das durch die thermische 
Abschaltung des LDO bereits ausreichen.

Wenn du es ganz paranoid halten willst, hängst du zwischendrin noch eine 
6,8V Transildiode rein, die im Fehlerfall durchbrennt und kurzschliesst.

Autor: Chrisi (Gast)
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Also ich weiss nicht, irgendwie stellst Du ja quasi alle 
Stepdown-Konverter in Frage. Ich würde dann lieber schaun, dass der 
Eingang gut gegen Störungen geschützt ist.

Ansonsten gerät das Ganze doch eher zu einem Workround für Deine MC34063 
(der ja auch nicht schlecht sein muss)

Falls Du Angst hast, dass Du aus Gewohnheit 5V anschliesst, würde ich 
einfach nur eine ZPD3V6 in die Versorgung klemmen (So gesehen auf einem 
Evaluationboard von Lantronix)

Autor: Roland Z. (r-zimmermann)
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Danke für die vielen Vorschläge.

das kaskadieren der Dioden wäre eine möglichkeit, ist zwar nicht sehr 
Profihaft aber funktionieren würde das denke ich.

@tcfkat, den Thyristor kann ich nicht vor den MC legen da dieser evtl. 
als inverter arbeiten muß und das gibt dann potentialprobleme mit der 
Ansteuerung. Außerdem hängen da noch andere Schaltungen an dem Netzteil 
die nicht mit aussteigen sollten wenn der Schaltregler des Xport den 
Löffel abgibt. Aber eine Überlegung wäre diese schaltung meiner meinung 
schon wert, was mir nur kopfzerbrechen macht ist daß die Elkos des 
Schaltreglers sich im moment des Durchschlages doch noch in den xport 
entladen. Deshalb wäre mir ein "hammerkurzschluß" direkt auf der 3.3V 
Seite lieber und denke ich auch sicherer.

@Andreas Kaiser, einen Linearen wollte ich ja grade wegen des schlechten 
Wirkungsgrades vermeiden ich möchte wenn es geht das nur mit dem 
Schaltregler lösen. Mittlerweile bin ich auch schon am überlegen ob ich 
vielleicht doch einen anderen Schaltregler nehme und den MC34063 in 
seinem Regal lasse.

@all, Mir ist heute wieder ein MC34063 abgebrannt. Auf der Primärseite 
des Schaltreglers hängt am Transformator vor dem Gleichrichter ein 
dicker Telemechanique-Schütz dran, Schaltleistung (großer 
Drehstrommotor) etwa 12 KW. Spule wird über Triac und Optokoppler 
(MOC3020) angesteuert. Soweit alles kein problem, nur ist bei dem 
Schütz, da der schon recht alt ist der eingebaute Varistor hopps 
gegangen. Da man dem Schütz das natürlich nicht ansieht, habe ich das 
erst gemerkt wo der der MC rauchzeichen gab :( Nach 1-2 Schaltvorgängen 
hat der MC34063 seinen Dienst eingestellt und gab eine Spannung raus die 
man nicht mehr Sauber nennen konnte. Zum Glück wars nur der Prototyp, 
dem Endprodukt werde ich auf jeden Fall noch eine Drossel und einen 
Varistor am Eingang verpassen. Laut Oszi kommen von der Schützspule 
locker 100V spitzen wenn die im ungünstigen Moment Ausschaltet...

Ich werde jetzt mal einen Versuch mit Transildioden machen, aber 
sicherheitshalber ohne XPORT :D

@Chrisi, ich stelle nicht alle SR in frage, nur bin ich mir nicht mehr 
Sicher ob der MC34063 dafür die richtige Wahl ist, da diese mir schon 
ein paar mal gestorben ist. Zugegeben, es war einige male nicht die 
Schuld des ICs sondern Unterlassungssünden von mir. Das Problem ist daß 
in Maschinen normalerweise ein großer Störpegel herrscht und da möchte 
ich sicher gehen daß meine Schaltung nicht wegen eines durchschlagenden 
Schaltreglers in Dampf aufgeht (zugegeben und auch das ich mich nicht 
blamiere :)

MfG
Rolle

Autor: tcfkat (Gast)
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Holla, wenn Du mit so energiereichen Störungen zu tun hast, solltest Du 
gestaffelte Schutzkonzepte installieren... hintereinander Varistor, 
Drossel, Transil, Regler, Transil oder Crowbar, etc.
Ob der Thyristor mit 3V3 zündet, würde ich mal ausprobieren (auch mal 
abkühlen).

Autor: Chrisi (Gast)
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Hm ja, Roland, da bist Du ja echt negativ vorbelastet. In so einer 
feindlichen Umgebung geb' ich Dir Recht für Deine Überlegungen!

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