Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Crowbar: Überspannungsschutz bei Verpolung


von Peter P. (peter_p18)


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Hallo,

Ich suche folgende Schaltung: Im Falle einer Überspannung soll die 
Sicherung fliegen. Wichtig dabei ist: Das soll auch bei einer verpolten 
Überspannung passieren.

Leider habe ich bisher nichts passendes gefunden.

Meine Idee wäre einen Triac und 2 Z-Dioden zu nehmen
(Prinzip siehe Anhang)
Kann das grundsätzlich funktionieren ?

Gibt es bessere Lösungen?

von (prx) A. K. (prx)


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Peter P. schrieb:
> Kann das grundsätzlich funktionieren ?

Nein, so nicht.

In der Einfachstschaltung einer normalen Crowbar den Thyristor durch 
einen Triac ersetzen - soweit ok - aber die normale Z-Diode durch eine 
symmetrische Z-Ziode ersetzen, also durch 2 antiserielle Z-Dioden. Der 
Widerstand bleibt wo er ist.

von Ben _. (burning_silicon)


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Eine dicke Diode, die normalerweise in Sperrichtung geschaltet ist, 
killt auch jede Form von Verpolung.

von (prx) A. K. (prx)


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Aber keine verpolte Überspannung.

von oszi40 (Gast)


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Peter P. schrieb:
> Im Falle einer Überspannung soll

Gegen einfache Überspannung reicht ein DICKER Thyristor + Z-Diode.
Gegen Verpolung schützt eine DICKE Diode. Man sollte aber damit rechnen 
daß bei geschmolzener Sicherung auch der Opferthyristor gelitten haben 
könnte (besonders wenn Elkos in der Nähe sind). Daher servicefreundlich 
anordnen!

von Peter P. (peter_p18)


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Ich möchte mit verpolter Spannung arbeiten, erst wenn die Verpolte 
Spannung zu groß wird, soll abgeschaltet werden.

von oszi40 (Gast)


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Da wird es etwas kniffliger, weil der Triac nicht immer gleich zündet.

von (prx) A. K. (prx)


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Wie hoch soll der Schwellwert liegen? Ab ca. 30V tuts ein Diac an 
Stelle/zzgl. der Z-Dioden, um dem Trigger auf die Sprünge zu helfen.

von nicht "Gast" (Gast)


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Peter P. schrieb:
> Ich möchte mit verpolter Spannung arbeiten, erst wenn die Verpolte
> Spannung zu groß wird, soll abgeschaltet werden.

Die klassische Crowbar zweimal aufbauen? Grüße nicht "Gast"

von Ben _. (burning_silicon)


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Ey Leute entweder habt ihr alle was geraucht oder ich weiß nicht was los 
ist.

Eine DICKE Schottky-Verpolschutzdiode begrenzt eine verpolte Spannung 
auf 0,1-0,5V je nach Strom. Mehr geht nicht, mit einem Thyristor kommt 
man da auch nicht drunter. Und dann kommt sowieso schon die Sicherung.

Eine verpolte Spannung ist ein Fehlerfall, wenn Du mit "verpolter 
Spannung" arbeiten willst, dann ist das ein Wechselspannungseingang - 
und sicher kein Fehlerfall. Wieso nicht einfach einen 
Brückengleichrichter dranpacken und mit den 1,2V Verlusten leben?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Peter P. schrieb:
> Ich möchte mit verpolter Spannung arbeiten, erst wenn die Verpolte
> Spannung zu groß wird, soll abgeschaltet werden.

Dann solltest du aber nicht "Verpolung" schreiben.

Wenn du die Spannung unabhängig von der Polarität begrenzen willst, dann 
wäre das eher ein bipolarer Spannungsbegrenzer.

Eine weitere Frage wäre, ob das Crowbar-Verhalten überhaupt erwünscht 
ist. Denn so ein Ding löst auch bei kurzzeitiger Überschreitung der 
Spannung aus und schließt die Spannung auch dann noch kurz, wenn sie 
längst wieder unter den Ansprechwert gefallen ist. Wenn es nur um den 
Schutz vor Überspannung geht, reicht eine Begrenzung ja aus.

Und weil wir schon beim Fragen sind: wie genau muß die Schaltschwelle 
eingehalten werden? Muß sie gar einstellbar sein? Zwingend symmetrisch 
für beide Polungen?

Je nach Antworten auf obige Fragen kämen dann eine (bipolare) 
Suppressordiode, zwei antiparallel geschaltete Thyristor-Crowbars, oder 
eine Crowbar in der Diagonale einer Gleichrichterbrücke in die engere 
Wahl. Oder sogar ein Triac mit passender Auslöseschaltung.


XL

von (prx) A. K. (prx)


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Axel Schwenke schrieb:
> Wenn es nur um den
> Schutz vor Überspannung geht, reicht eine Begrenzung ja aus.

Er schrieb, es solle die Sicherung rausfliegen...

> Denn so ein Ding löst auch bei kurzzeitiger Überschreitung der
> Spannung aus und schließt die Spannung auch dann noch kurz, wenn sie
> längst wieder unter den Ansprechwert gefallen ist.

...weshalb sich diese Frage nicht stellt.

von Peter P. (peter_p18)


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Hallo,

Also um den Use-Case nochmal genauer zu beschreiben:

Ich arbeite mit einer Gleichspannung, wobei meine Schaltung einen 
von-bis Bereich unterstützt.

Wenn das Netzteil verkehrt gepolt angeschlossen wird, soll gar nichts 
passieren, erst bei Überspannung soll die Sicherung fliegen.

Ich möchte ein sehr billig Schaltung realisieren die bei Überspannung 
(egal ob "richtig" oder "falsch" gepolt einen Kurzschluss erzeugt, damit 
die Sicherung fliegt.

Ich habe mich ein bisschen bei Wechselspannungsschaltungen umgeschaut.

Es müsste eigentlich auch funktionieren einen Varistor hinter die 
Sicherung zu setzen?

von oszi40 (Gast)


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Peter P. schrieb:
> Es müsste eigentlich auch funktionieren einen Varistor hinter die
> Sicherung zu setzen?

Das Wort eigentlich sagt uns, daß Dein Varistor ausreichend Leistung 
verkraften müßTE, damit überhaupt die Sicherung reagiert. Eigentlich 
solltest Du uns langsam verraten WAS Du wovor schützen möchtest.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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A. K. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>> Wenn es nur um den
>> Schutz vor Überspannung geht, reicht eine Begrenzung ja aus.
>
> Er schrieb, es solle die Sicherung rausfliegen...

Er (der TE) schreibt so manches. Leider inkonsistent. Und ich bin mir 
überhaupt nicht sicher, ob er wirklich will daß die Sicherung 
rausfliegt oder ob er das nur in Kauf nimmt weil die übliche 
Thyristor-Crowbar nun mal so funktioniert.


Peter P. schrieb:
> Also um den Use-Case nochmal genauer zu beschreiben:
>
> Ich arbeite mit einer Gleichspannung, wobei meine Schaltung einen
> von-bis Bereich unterstützt.

Und verträgt denn "deine Schaltung" auch eine "verpolte" Spannung? Wenn 
deine Schaltung etwa am Versorgungseingang eine Gleichrichterbrücke hat, 
um mit beliebiger Polung oder gar Wechselspannung zurecht zu kommen, 
dann solltest du nicht von Verpolung sprechen. Das Wort Verpolung 
impliziert einen inkorrekten Betriebszustand, der dann aber gar nicht 
vorliegt.

> Wenn das Netzteil verkehrt gepolt angeschlossen wird, soll gar nichts
> passieren, erst bei Überspannung soll die Sicherung fliegen.

Was meinst du mit "gar nichts passieren"? Soll die "verpolte" Spannung 
durchgelassen werden? Oder soll "deine Schaltung" dann einfach keine 
Spannung sehen?

> Ich möchte ein sehr billig Schaltung realisieren die bei Überspannung
> (egal ob "richtig" oder "falsch" gepolt einen Kurzschluss erzeugt, damit
> die Sicherung fliegt.

Und muß die Sicherung "fliegen" oder nicht?

Ist dir eigentlich klar, warum bei der klassischen Crowbar dort eine 
Sicherung sitzt? Die Crowbar soll die versorgte Schaltung schützen für 
den Fall daß im Netzteil ein Defekt auftritt. Der Fehlerfall ist nicht 
"irgendein Depp hat zuviel Spannung eingestellt", sondern eher "der 
Regeltransistor ist durchlegiert und jetzt liegt die ungeregelte 
Rohspannung am Ausgang des Netzteils". Und weil man sich dann nicht mehr 
auf eine Strombegrenzung verlassen kann, andererseits beim Kurzschließen 
der Spannung aber auch nicht gleich alles abfackelt will, deswegen 
sitzt da noch eine Sicherung.

Deine Situation ist damit nicht vergleichbar. Mußmaßlich ist das 
Netzteil strombegrenzt oder gar kurzschlußfest. Dann reicht eine simple 
Supressordiode (aka Transzorb) schon aus, um die Spannung die "deine 
Schaltung" abbekommt, zu begrenzen. Und wenn man nicht sicher ist ob das 
Netzteil eine Strombegrenzung hat, dann kann man noch eine Sicherung in 
Reihe schalten.

Viel besseren Rat könnte man dir geben, wenn du mal Butter bei die 
Fische geben würdest und sagst, was "deine Schaltung" denn nun ist. Und 
wie es überhaupt dazu kommen kann, daß da "irgendein Netzteil" mit zu 
hoher Spannung und/oder "verpolt" angeschlossen wird. Denn eigentlich 
gehört ein Überspannungsschutz in die zu schützende Schaltung.


XL

von Gerd E. (robberknight)


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Axel Schwenke schrieb:
> Mußmaßlich ist das
> Netzteil strombegrenzt oder gar kurzschlußfest. Dann reicht eine simple
> Supressordiode (aka Transzorb) schon aus, um die Spannung die "deine
> Schaltung" abbekommt, zu begrenzen.

Naja, die Lösung mit Transzorb/TVS hat bei nem strombegrenzten Netzteil 
ein ganz großes Problem: die Suppressordiode muss die gesamte 
Überspannung mit dem eingestellten Stromlimit dauerhaft verbraten.

Mal nur als Beispiel: 5V Sollspannung, 7V Durchbruchspannung der Diode, 
1A Strombegrenzung am Netzteil. Wenn Du jetzt am Netzteil 12V 
einstellst, muss die arme Diode dauerhaft (12V-7V)*1A=5W verbraten. Das 
macht die vielleicht nen paar Sekunden mit, auf Dauer legiert die aber 
durch. 5W könnte man jetzt vielleicht noch mit nem dicken Klopper von 
Diode und Kühlkörper lösen, da kommt man aber sehr schnell an Grenzen.

Zur Lösung mit der Crowbar: wenn das Netzteil und seine Parameter 
unbekannt sind, ist das auch eine riskante Lösung. Denn wenn das 
Netzteil nicht genug Strom liefert (z.B. wegen einer eingebauten 
Strombegrenzung oder sonstwas) um die Sicherung zuverlässig durchbrennen 
zu lassen, wird der Thyristor oder Triac dauerhaft viel Leistung 
verbraten müssen.

Vor allem bei hohen Spannungen gepaart mit niedrigen Strömen kann es 
schwer werden passende Kombinationen aus Sicherung und 
Thyristor+Kühlkörper zu finden.

Evtl. wäre ja eine elektronische Sicherung eine Lösung. Da macht ein FET 
zu sobald die Parameter nicht mehr passen, es muss also nix verheizt 
oder durchgebrannt werden. Aber natürlich muss man einen entsprechend 
spannungsfesten FET verwenden.

Hier hab ich ne Schaltung für sowas vorgestellt, die sperrt aber auch 
bei Verpolen. Müsste also entsprechend umgebaut werden.
Beitrag "Verpolungs- und Überspannungsschutz mit P-MOSFET"

von Christof Rieger (Gast)


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