Überspannungsschutz 5V

Sep 05, 2012 19 Replies

Tag allerseits,



ich suche eine Möglichkeit, ein Gerät mit 5V-Speisung vor dem anstecken falscher Steckernetzteile mit gleichem Stecker zu schützen. Später wird eine andere Steckverbindung benutzt, aber jetzt muß ich damit umgehen.



Es geht um 5V, abgesichert mit 2A. Manchmal wird da was anderes angestöpselt und ich rechne mit 7,5V, 9V und darüber.



Meine erste Idee: Transil. Gibt es bis 6,8V Nennspannung, Durchbruchspannung ist nach Datenblatt 6,45V ... 7,14V.



Soweit OK, aber wenn jemand tatsächlich ein 6V-NT findet - und ich wette das passiert - wird die Elektronik auf kleiner Flamme gebacken und der Schutz ist unwirksam.



Zweite Idee: Crowbar mit Thyristor. EIn TL431 mit 1%-Rs für die Schaltspannung und ein Thyristor, der bei kleiner Gatespannung auslöst. Gibt es solche Thyristoren? Und wie lege ich den aus, er soll ja "nur" die Sicherung durchschmelzen?



Vielleicht gibt es noch andere, womöglich elegantere Lösungen?



Gruß, Marc


Marc Santhoff :

Kurzschliessen ist keine gute Idee. Besser einfach abtrennen, auch gegen Verpolung solltest Du schützen. Elegant geht das mit z.B. 2x(100V)-Fet's (oder einem Relais mit Zusatzbeschaltung).

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Die untere Schaltung kann man auch ohne den LTC mit nem TL431 realisieren.

M.

Am Wed, 05 Sep 2012 09:03:47 +0000 schrieb Matthias Weingart:

Ja, Holzhammer eben. Aber nicht so verkehrt, wenn Preis neues NT Verpolung solltest Du schützen. Elegant geht das mit z.B. 2x(100V)-Fet's

Sowieso, klar.

circuits.html

Sehr hübsch, eine handvoll LL-MOSFETs liegt hier sogar rum, schöne Lösung. :)

Danke sehr, Marc

Suppressordiode wie z.B. 1N5908, Durchbruchspannung lt. Datenblatt 6.0V.

TL-431 als Shuntregler mit erweitertem Strom durch ext. Transistor.

Eine fette Parallel-Diode gegen Verpolung nicht vergessen.

Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de HTML mails will be forwarded to /dev/null.

Am Wed, 05 Sep 2012 10:50:51 +0000 schrieb Peter Heitzer:

Gibt es doch, prima. Hat den Charme der 1-Bauteil-Lösung, aber macht natürlich einen uncharmanten Kurzen ... zumindest ist es möglich.

Hmm, das wäre die Lösung für "muß unbedingt trotzdem laufen". Ich denke ich werde mit FET abschalten.

Dann kann an der vorhandenen Eingangsspannung gleich noch eine Hein-Blöd- Warnleuchte mit drangeklemmt werden. Oder ein Mikroprozessor für Tonausgabe, der Schmerzlaute ausgibt. ;)

Unbedingt.

Danke, Marc

Und Polyfuse in die Versorgungsleitung, damit das Netzteil auch eine Chance hat zu überleben wenn die Paralleldiode aktiv wird....

Grüße

- Michael Wieser

Ja, gibt es... Habe das Netzteil nicht mehr, aber da fand sich für die Crowbar ein Thyristor, ein Widerstand und eine Z-Diode mit 5.1V. Mehr nicht. Der hat einfach hart den Ausgang eines Schaltnetzteiles nach GND kurzgeschlossen wenn die Spannung zu hoch wurde.

In deinem Falle einfach direkt am Eingang eine Schmelzsicherung, dahinter eine Verpolschutzdiode die bei Verpolung kurzschliesst und dann die Crowbar. Wer blöd genug ist ein falsches Netzteil zu verwenden muss eben eine neue Sicherung kaufen gehen.

Diese Lösung ist einfach, hat nur minimalen Spannungsabfall (über die Sicherung) und wenig Bauteile.

Gerrit

Michael Wieser :

Polyfuse und eine normale Zener (ohne Flyback-Effekt) funktioniert leider nicht. Da verkohlt i.A. die Zener bzw die heizt jede Menge Energie weg. Besser ist in dem Fall eine Trisil-Diode - die fällt bei Überspannung auf eine niedrige Spannung (=niedrige Verlustleistung) zurück. Die Polyfuse kippt dann auch...

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HEET/CD00002051.pdf Da Gerät sollte mit ner Polyfuse davor dann wieder gehen, sobald die Spannung abgezogen wird.

Trisil sind aber leider ziemlich unüblich, aber wenigstens zu kriegen.

M.

Gerrit Heitsch :

Eine Trisil-Diode ist sowas in einem Bauteil. siehe anderes Posting.

M.

Aus dem Datenblatt auf das du verlinkt hast:

Voltage Range from 8V to 400V.

Wollte der OP nicht 5V absichern? Für den meisten 5V-Kram sind 8V deutlich zuviel.

Gerrit

Oder man baut eine Poly-Fuse ein. Dann braucht man keinen Sicherungshalter und der Anwender kann nicht die Sicherung durch eine stärkere oder eine Schraube ersetzen. Am elegantesten wäre aber ein Brückengleichrichter am Eingang und dahinter ein passender Schaltregler (evtl. SEPIC), damit es mit jedem Netzteil funktioniert.

Dipl.-Inform(FH) Peter Heitzer, peter.heitzer@rz.uni-regensburg.de HTML mails will be forwarded to /dev/null.

Was ist der Spannungsabfall an einer Polyfuse im Normalbetrieb?

Gerrit

Am Wed, 05 Sep 2012 18:13:36 +0200 schrieb Gerrit Heitsch:

So dachte ich mir das ursprünglich. Z-Diode ist natürlich auch gern genommen, wenn die schnell genug und einigermaßen präzise aufmacht.

Eben, wer blöd ist wandert zum blauen Klaus und geht nicht über Los.

Tatsächlich gefällt mir die Idee des Abschaltens mit FET noch besser, die kann man ja auch mit einer Z-DIode als Detektor kombinieren. Schließlich kann man nie wissen, was für ein Netzteil da drangeklemmt wird. Und wenn es ausgerechnet ein Fehlkonstruiertes ist, daß dann hinterm Schrank ein großes Loch in Holz- oder Teppichboden brennt ...

Marc

Am Wed, 05 Sep 2012 18:34:40 +0200 schrieb Gerrit Heitsch:

Das ginge schon, max. 0,25 Ohm (min. 0,14) wären das bei ca. 1,1 A Spitzenwert. Nicht schlechter als z.B. ein hochvolt-P-Kanal FET. Billige Sicherungshalter machen ähnliche Werte, eine Sicherung mit Fingerabdrücken und geringer mechanischer Kontaktspannung auch.

Aber lieber sauber abschalten als durch erzungenen Überstrom abfackeln - die Sicherung oder das Netzteil. Oder beides.

Vielen Dank allen Diskutanten, ich habe meinen Lösungsweg und eine Menge Anregungen für die Zukunft.

Marc

Marc Santhoff :

Nimm lieber TL431 und 2 Widerstände. Schau Dir mal ein Zener-Datenblatt an - die streuen mehr, als Dir lieb ist. ;-)

M.

So empfindlich ist 5V-Zeug normalerweise nicht, 6V kann es normalerweise problemlos ab und so stark streuen Z-Dioden eher nicht.

Mir nicht... Besteht bei der Schaltung mit FET die Möglichkeit eines Fehlers der die Abschaltung verhindert? Was passiert wenn der FET durchlegiert und zum Drahtstück wird?

Eine einfache Schmelzsicherung hingegen macht bei Überlast auf und bleib so bis zum Wechsel. Die nachgeschaltete Verpolschutzdiode und die Crowbar sorgen nur dafür, daß für die Sicherung der Überlastfall auftritt. IMHO das bessere Verhalten.

Das verhindert die Schmelzsicherung zuverlässig.

Gerrit

Am Wed, 05 Sep 2012 19:07:43 +0200 schrieb Gerrit Heitsch:

Recht hast Du, ich hatte schonmal die Hauptkomponenten angesehen, und die sind alle bis auf ein Bauteil bis 6V mindestens betreibbar. Aber eins ist zuviel, und wenn die "Absolute Maximum Ratings" erreicht werden, ist das kurz OK, aber länger eben nicht. Und wenn's keiner merkt, bleibt es eingeschaltet.

Mal gucken, zur Streuung von Z-Dioden gibt es jetzt zwei Aussagen und verschrien dafür sind die schon - dafür gibt es Datenblätter.

Dann ist die Schmelzsicherung dran. Und dann der Teppich. Hmmm ... naja zumindest ist das Problem nicht mein Fehler.

Die ist und bleibt drin, hat aber auch nicht verhindert, daß ein Gerät mit unbekannter Spannung, mutmaßlich 9V~, abgefackelt wurde. Und nu is' schon wieder was nicht in Ordnung ...

Marc

Die Sicherung alleine schafft das auch nicht. Hingegen würde die Kombination aus Crowbar, Verpolschutzdiode und Sicherung das verhindern.

Gerrit

Marc Santhoff schrieb:

Mit einem Triac "aufm Kopp" braucht man keine kleine Zündspannung. Sie mal in den Datenblättern von TI zum TL431, Seite 29. Möglicherweise gibt es aber Ärger mit Schwingneigung.

mfg Rolf Bombach

Am 05.09.2012 10:53, schrieb Marc Santhoff:

Ich vermute mal, daß bei deiner 2A-Absicherung real 1A Last ansteht. Ich empfehle Dir, nimm einen DCDC-Wandler/Schaltregler z.B. TRACO TSR 1-2450 den versorgst Du mit min. 6V und hast dann Luft bis rauf zu knapp 40V. VG Uwe

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