Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik KFZ Überspannungsschutz


von Olli Z. (z80freak)


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Hallo,

ich habe im uC-Wiki diesen Artikel gefunden 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Kfz_Spannungsspitzenkiller_/_Transientenschutz

Hier wird eine Schutzschaltung beschrieben, die ich gerne für eine 
eigene Steuerung verwenden möchte. Leider ist die Schaltung auf einen 
Maximalen Strom von 1.5 A dimensioniert, ich brauche aber 2-3 A.

Wie kann ich die Schaltung dahingehend portieren?

Nach dieser Schaltung gehe ich dann mit einen handelsüblichen 
Buck-Regler (LM2956 oder sowas) auf 5V. Braucht es sonst noch was damit 
meine Schaltung den KFZ-Alltag überlebt?

von Won K. (Firma: Outside the Asylum) (the_sane)


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Olli Z. schrieb:
> Wie kann ich die Schaltung dahingehend portieren?

Nimm ne Spule die 3A ab kann. Das ist bei dem Beispiel das 'begrenzende' 
Element.

von Olli Z. (z80freak)


Angehängte Dateien:

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Sowas hier? 
http://www.ebay.de/itm/291559348255?_trksid=p2055119.m1438.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

Meine Schutzschaltung sieht dann bislang so aus wie oben.

Die Diode D1 dient bislang rein als Verpolungsschutz. Die 
Dimensionierung der Sicherung ist kritisch. Bei einem geplanten 
Maximalstrom der Schaltung von 3A sollte die Sicherung ja größer sein, 
also z.B. 5 A. Die hat ja rein die Aufgabe den Stromfluß im Fehlerfall 
zu begrenzen und bei Verpolung auszulösen.

Jetzt hatte ich die Idee diese durch eine Supressordiode zu ersetzen. 
Die wirkt dann doch auch gleichzeitig als Spannungsbegrenzung für meinen 
Schaltregler? So habe ich es zumindest verstanden.

Der Regler kann bis 40V am Eingang verkraften. Von daher denke ich das 
eine VBR (Breakdown Spannung) von 24-30V okay sein sollte. Eine SM5S24A 
wäre hier wohl okay, aber die gibt es wohl nicht mehr. Zum Prototypbau 
sind SMD auch echt blöd. Ginge auch eine P6KE30CA (Bidirektionale. 
Sollte man überhaupt noch Unidirektionale nehmen?)

Der 100nF soll Elektrostatische Aufladungen ableiten.

Sollte ich irgendwo noch nen Kondensator zur Spannungspufferung 
einplanen? Macht das vor einem Step-Down-Regler überhaupt Sinn?

von Sascha (Gast)


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Ne 1N4001?
Nimm ne 15V Z-Diode. Statt der Spule kann man auch nen Reihenwiderstand 
nehmen der so bemessen ist, dass bei 60V für 100ms die Z-Diode nicht 
stirbt.

Je nachdem wie viel dein Buck-Regler am Eingang abkann, kannst du die 
Z-Diode auch mit größeren Spannungswerten wählen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Olli Z. schrieb:
> Sollte ich irgendwo noch nen Kondensator zur Spannungspufferung
> einplanen? Macht das vor einem Step-Down-Regler überhaupt Sinn?

Ja, der hat einen Sinn. Ein 50V/220µF-470µF Elko schluckt den Rest der 
Spitzen vor dem Regler, so das er nicht 'ausser Tritt' kommt.

Hier gibts gerade 24V Suppressor Dioden für billig:
http://www.pollin.de/shop/t/ODY4OTA5OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Dioden/Spannungs_Begrenzer_Dioden.html

von Olli Z. (z80freak)


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Die 1N habe ich als Verpolungsschutz drin. Dafür finde ich eine zdiode 
ungeeignet.

Die Spule hält mir auch noch Spitzenpegel fern, was der Widerstand nicht 
tut, der wirkt nur strombegrenzend.

Als Schaltregler möchte ich sowas hier einsetzen 
https://www.ebay.de/ulk/itm/351663432484
Der kann bis 60V ab (HV Variante)

Ich denke eine Unidirektionale TVS parallel zur Diode sollte den Rest 
erledigen?! Ich lese oft das hier 12V Modelle eingesetzt werden, aber 
das wäre doch viel zu wenig? 20-24V hätte ich jetzt gesagt.

Die frage war noch ob hier irgendwo noch ein Puffer-Elko rein muss?

: Bearbeitet durch User
von Sascha (Gast)


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Das Stepdown Modul hat selbst schon nen Eingangs Elko, also kannst du 
dir das eigentlich sparen.

Verstehe ich das richtig, dein Verpolungsschutz ist, dass die Sicherung 
fliegt wenn beim Verpolen ein Kurzschluss entsteht?

Wenn der Stepdown 60V kann, ist das eh fast alles Wumpe. 100V Spitzen 
filtert die Spule raus und 60V Lastabwurf schadet dem Stepdown gar 
nicht.

von Michael B. (laberkopp)


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Olli Z. schrieb:
> Als Schaltregler möchte ich sowas hier einsetzen

Im Auto ? Der funktioniert ja nicht mal im kuscheligen Wohnzimmer.

Sascha schrieb:
> Nimm ne 15V Z-Diode.

Na ja, wenn der Regler 40V (oder gar 60V) abkann, würde ich einen 37V 
(oder 56V) nehmen, dann geht die Sicherung nicht bei jedem 
Überspannungsimpuls kaputt. Wobei dazu die Begrenzerdiode erst mal das 
Schmelzintegral der Sicherung bei der hohen Spannung aushalten muss.

von Olli Z. (z80freak)


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Sascha schrieb:
> Verstehe ich das richtig, dein Verpolungsschutz ist, dass die Sicherung
> fliegt wenn beim Verpolen ein Kurzschluss entsteht?

Klar, wie sollte man das sonst machen? Besser als der Regler geht hops. 
Zumindest steht da das er nicht verpolunsfest ist.
Wer zu blöd zum einbau ist... ;-)

Im Ernst, wie wahrscheinlich ist das eine eingebaute Schaltung sich 
plötzlich von selbst verpolt?

von Olli Z. (z80freak)


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Michael B. schrieb:
> Olli Z. schrieb:
>> Als Schaltregler möchte ich sowas hier einsetzen
>
> Im Auto ? Der funktioniert ja nicht mal im kuscheligen Wohnzimmer.
Na na. Der Regler ist ok und der Aufbau laut Datenblatt. Was soll denn 
daran schlecht sein im Auto?

von Sascha (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Olli Z. schrieb:
>> Als Schaltregler möchte ich sowas hier einsetzen
>
> Im Auto ? Der funktioniert ja nicht mal im kuscheligen Wohnzimmer.
>
> Sascha schrieb:
>> Nimm ne 15V Z-Diode.
>
> Na ja, wenn der Regler 40V (oder gar 60V) abkann, würde ich einen 37V
> (oder 56V) nehmen, dann geht die Sicherung nicht bei jedem
> Überspannungsimpuls kaputt. Wobei dazu die Begrenzerdiode erst mal das
> Schmelzintegral der Sicherung bei der hohen Spannung aushalten muss.

Der Trick bei der Sache ist der, dass man nur das Nötigste tut.

100V können für sehr kurze Zeit vorkommen(Impulse vom Schalten 
induktiver Lasten).
60V für 100ms (Lastabwurffall).
Ansonsten alles unter 15V.

Ergo isses fast Wurst welche Z-Diode man nimmt, die muss nur die Energie 
aushalten die bei 60V 100ms zustande kommt.

Zum Beispiel sowas hier: 
https://www.reichelt.de/Z-Dioden-1-3W/ZD-39/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=23086&GROUPID=2994&artnr=ZD+39

In KFZ Steuergeräten werden sogar noch kleinere eingesetzt, allerdings 
zusammen mit diversen Kondensatoren die unter anderem auch für ESD 
Schutz da sind.

Die beschriebene Methode mit der Induktivität ist mir noch nie 
untergekommen und ist nur für Bastler interessant, die sich nicht um 
Stückzahlen kümmern brauchen.

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