Einfache Spannungsbegrenzung mit FET und Z-Diode funktioniert nicht

[Dirk (Gast)]

Hallo Leute,

habe versucht eine einfache Spannungsbegrenzung für einen Laderegler 
nach obiger Schaltung aufzubauen.

Solange die Ausgangsspannung die Zehner-Spannung nicht übersteigt zieht 
der "Pull-Down" das Gate auf Masse under P-Kanal FET leitet. Somit ist 
VIN=VOUT.

Übersteigt die Ausgangsspannung die Zehner-Spannung fällt Spannung am 
Widerstand ab und der FET sollte anfangen zu sperren. Leider 
funktioniert dieser Fall nicht und der FET bleibt immer leitend.

Wenn ich das Gate manuell bestrome (zweites Netzeil) dann schaltet der 
FET wie erwartet.

Die Schaltung habe ich in einem Datenblatt von Linear gefunden. Entweder 
habe ich einen Denkfehler oder es liegt an dem FET (Typ).

Schonmal vielen Dank,

Dirk

[mse (Gast)]

Na also sperren im Sinne von 'völlig zu machen' kann er ja wohl nicht.
Denn wenn er sperrt, ist ja das Gate über den Widerstand wieder auf 
Masse und er (der FET) leitet wieder. Es kann sich da höchstens ein 
Arbeitspunkt zwischen ganz auf und zu einstellen.

[hinz (Gast)]

Dirk schrieb:
> Die Schaltung habe ich in einem Datenblatt von Linear gefunden.

Wo?

[Gerd E. (robberknight)]

Dirk schrieb:
> Übersteigt die Ausgangsspannung die Zehner-Spannung fällt Spannung am
> Widerstand ab und der FET sollte anfangen zu sperren. Leider
> funktioniert dieser Fall nicht und der FET bleibt immer leitend.

Möchtest Du wirklich komplett sperren oder soll sich da ein Arbeitspunkt 
auf Spannung x einstellen? Bedenke daß der FET dann den Rest verbraten 
muss. Ist der dafür dick genug? Evtl. Kühlkörper vorsehen.

Wenn Du komplett sperren möchtest schlage ich statt der Z-Diode nen 
TL431 vor. Schaltung findest Du dort im Datenblatt unter Application 
Examples.

[Achim S. (Gast)]

Wenn die Ausgangsspannung über 15V ansteigt, beginnt zwar Strom über R 
zu fließen und das Gate geht nach oben. Es bleibt aber immer 15V unter 
dem Drain und damit mehr als 15V unter der Source -> der Transistor 
bleibt immer vollständig aufgesteuert.

Es gibt so eine ähnliche Schaltung (Drain und Source getauscht) als 
niederohmigen Verpolungsschutz. Bei richtiger Polung fließt erst mal 
Strom über die Body-Diode, dadurch wird dann der Transistor 
aufgesteuert. Bei falscher Polung (negativer Eingansspannung) bleibt er 
hochohmig. Die Z-Diode dient dort einfach dazu, das Gate vor 
Überspannungen zu schützen, begrenzt wird nur U_GS. Vielleicht hast du 
das bei Linear gesehen?

[Dirk (Gast)]

Hallo,

scheint wohl, als ob Achim Recht hat. Das Datenblatt wo ich die 
Schaltung gesehen hatte war vom 
http://cds.linear.com/docs/Datasheet/3796fa.pdf

Ich hatte mich schon gewundert, warum der FET anders herum drin war, da 
die Body-Diode dann immer Strom fließen lässt.

Die Spannung am Ausgang sollte sich auf einen Arbeitspunkt einstellen. 
Also z.B. bei 0-20V am Eingang alles "durchlassen", bei Eingangsspannung 
>20V auf ca. 20V begrenzen.

Normale Betriebsspannung ist ca. 6-12V, im unbelateten Fall kann 
allerdings eine maximale Spannung von ca. 60V anliegen, die der 
nachgeschaltete Regler nicht verträgt.

Deshalb soll die Spannung nur begrenzt und nicht ganz abgeschaltet 
werden. Sobald der Eingang wieder belastet wird bricht die Spannung 
wieder ein.

[Nobby Nops (Gast)]

Dazu nimmt man sowas hier:

http://www.led-treiber.de/html/leds_off.html#HV-Linearregler

Der Linearregler kann auch durch eine Z-Diode mit Vorwiderstand ersetzt 
werden... also praktisch wie du es gezeichnet hast nur mit depletion 
Mosfet und dann am Source von der Ausgangsspannung zum Gate nen 
vorwiderstand und vom gate bis gnd ne Z-Diode. Die Ausgangsspannung ist 
dann maximal Uz+Ugsth des Mosfet.

Geht aber nur mit kleinen Strömen. Oder mehrere der Kombinationen 
hintereinander über kleinere Spannungsfälle. oder aber parallel mehrere.

[Raimund Gingele (Gast)]

Es gibt eine einfachere Lösung um eine Spannungsbegrenzung zu 
realisieren. Anstatt der Zenerdiode nimmst Du einen Spannungsdetektor 
ICL 7665 und schaltest damit den Mosfet aus wenn die Spannung 
überschritten wird. Der Eingangskomperator des ICL 7665 ist für 
beliebige Spannungen beschaltbar und hat mehrere  Ausgänge wahlweise 
positiv oder negativ um den jeweiligen Mosfet aus-oder einzuschalten.