Sicherheit elektronischer Geräte

[Markus (Gast)]

Hallo,

ich bin gerade dabei, eine batterie betriebene Stoppuhr zu bauen, die im 
harten Praxiseinsatz mehrere Jahrelang überleben soll.
Alle Eingänge sind gegen ESD, Kurzschluss zur Ubatt, GND und Verplung 
geschützt. Als verpolschutz der Versorgungsspannung verwende ich einen 
p-Kanal Mosfet. Dahinter sitzt einen 5V Schaltregler (R-78E5.0) was 
einem 7805er entspricht.

Nun stell ich mir die Frage, was ist, wenn der Mosfet oder 
Spannungsregler im laufer der Jahre den Geist aufgibt und im schlimmsten 
Fall ein Kurzschluss entsteht, heiß wird und das Plastik-Gehäuse 
abraucht oder schmilzt.

So gut wie alle im Netz zu findene Schaltungen haben keinen Schutz vor 
solchen Dingen. Sind alle Bauteile bereits so ausgelegt, dass sie keinen 
Band o.ä. verursachen können? Oder wie sieht grundsätzlich solche 
Eingangsschutzbeschaltung aus?


Grüße
Markus

[egal² (Gast)]

Markus schrieb:
> Nun stell ich mir die Frage, was ist, wenn der Mosfet oder
> Spannungsregler im laufer der Jahre den Geist aufgibt und im schlimmsten
> Fall ein Kurzschluss entsteht, heiß wird und das Plastik-Gehäuse
> abraucht oder schmilzt.

Wie wäre es mit einer passenden Feinsicherung?

Wenn Du ganz sicher gehen möchtest: "Idiotendiode" (Diode antiparallel 
zur Versorgung) hinter die Sicherung.

[XY (Gast)]

Du bist verpflichtet, das Gerät nach den allgemein anerkannten Regeln 
der Technik zu bauen. Nachweisen kannst du das, indem du die 
einschlägigen Normen einhälst. Wenn du die Normen so auslegst, dass du 
einen zusätzlichen Schutz brauchst, kannst du das tun. Was andere machen 
sollte dich dabei weniger interessieren.

[egal² (Gast)]

Markus schrieb:
> Nun stell ich mir die Frage, was ist, wenn der Mosfet oder
> Spannungsregler im laufer der Jahre den Geist aufgibt und im schlimmsten
> Fall ein Kurzschluss entsteht...

Ach ja, ich kenne die typischen Verpolschutzschaltungen mit P-Mosfets. 
Wenn der Transistor den Geist aufgibt, so ist im schlimmsten Fall der 
Kurzschlussschutz weg (durchlegiert). Mit der verpolten 
Versorgungsspannung hättest Du jedoch einen Doppelfehler.
Bleibt der Mosfet hochohmig, passiert rein gar nichts.
Nur, wie ein harter Kurzschluss nach Masse im Fehlerfall der 
Verpolschutzschaltung auftreten soll, bleibt mir unklar. Ein Schaltbild 
hilft da weiter.

[egal² (Gast)]

egal² schrieb:
> schlimmsten Fall der Kurzschlussschutz weg

Ups, sollte heissen Verpolschutz

[Markus (Gast)]

Hallo,

Danke für eure Antworten!

Also dass ich die geltenden Normen usw. einhalten muss, ist mir klar. 
Irgendwo steht bestimmt auch, dass das Gerät im Fehlerfall nicht 
abrauchen darf. Ich wundere mich nur, dass nirgendwo im Netz eine 
Schutzbeschaltung für einen 7805-Defekt herumgeistert.
Ich bin doch hoffentlich nicht der erste, der sich Gedanken drüber 
macht, ob die Schaltung bei einem Bauteildefekt noch sicher ist. Wenn 
ich mir die ganzen Schaltungem im Netzt ansehe, scheinen die anerkannten 
Regeln der Technik "Batterie ohne Schutz direkt an Spannungsregler" zu 
sein.

Also meine Versorung sieht im Moment wie im Anhang aus. Die Suppressor 
Diode soll als Schutz für den ADC Eingang und den Spannungsregler 
dienen.
Was könnte passieren:
- Mosfet macht nen Kurzschluss -> Verpolschutz weg, sonst kein Problem
- Suppressor Diode macht nen Kurzschluss -> keine Strombegrenzung 
vorhanden, kein Schutz vor Überhitzung
- Spannungsregler macht nen Kurzschluss -> keine Strombegrenzung 
vorhanden, kein Schutz vor Überhitzung

Eine Sicherung hatte ich als erstes drinnen, mit Diode als Verpolschutz. 
Hab mich aber schlussendlich für den Mosfet entschieden. Sollte ich doch 
wieder zurück zur Sicherung gehen? Wie sehen in der Praxis solche 
Schaltungen aus? Ich muss mal ein passendes Gerät aufschrauben ;-)

Grüße
Markus

[egal² (Gast)]

Mal ein paar Anmerkungen:

- Die Suppressordiode macht ohne eine Sicherung keinen richtigen Sinn 
ist Deine Versorgung auch bei Überspannung(spitzen) zu niederohmig, so 
wird irgendwas gegrillt. Woran wird ide Uhr angeschlossen? KFZ-Bordnetz?
- Meinst Du mit Verpolschutzdiode eine Diode seriell in der Versogung 
oder eine antiparallele Diode?
- ggf. ist die 5V1 Zener-Diode ein wenig zu klein von der Spannung her

[Markus (Gast)]

Hallo,

Das Gerät ist batteriebetrieben. 12 AA-Akkus in Serie. Die 
Suppressordiode wäre als ESD Schutz gedacht, damit nicht ein ESD-Impuls 
direkt über den Spannungsteiler in den µC schlägt. Als 
Überpannungsschutz hätte ich sie nicht betrachtet, da ich ausschließe, 
dass jemand mehr als 12 Akkus einlegen kann.

Die Sicherung habe ich rausgenommen, da ich nicht möchte, dass das Gerät 
bei Verpolung kaputt geht. Wenn es jemand schafft, die Batterien falsch 
herum einzulegen, sollte er die Change für einen zweiten Versuch 
bekommen und nicht gleich die Sicherung kaputt sein.

Da Geld keine Rolle spielt könnte ich einfach beides machen: Mosfet 
gegen Verpolung, Sicherung gegen Bauteildefekt und ggf. lange 
Überspannung. Damit wäre dann alles abgedekt.

Grüße
Markus

[Alexander S. (esko)]

Du kannst vor den Mosfet noch eine Selbstrückstellende Sicherung 
(Polyfuse) verbauen.