Hallo zusammen, ich will von meiner Schaltung eine externe Baugruppe mit 5V/150 mA versorgen. Dieser Ausgang soll gegen Überstrom und Fremdspannung (bis 50 V) geschützt werden. Meine Schaltung wird mit 5V versorgt. So weit, so normal. Leider kann ich mir eine Diodenstrecke Spannungsabfall nicht leisten, weil die externe Baugruppe dann nicht mehr (zuverlässig) funktioniert. Als Notlösung könnten natürlich mit einem Step-Up-Wandler die 0,6V für die Diodenspannung erzeugt werden. Oder ein DC-DC-Wandler nur für diesen Ausgang eingesetzt werden. Aber ich hoffe, daß es für solche Fälle bewährte Schutzbeschaltungen gibt, die ich nur gerade nicht finde. Habt ihr einen Tipp für mich?
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Wie wäre es mit paralleler Z-Diode passender Spannung und Sicherung in Reihe? Die Z-Diode schaltet den Ausgang bei eingehender Überspannung (größer Durchbruchspannung) kurz, die Sicherung brennt durch. Also so:
1 | o------+-------------o |
2 | + | + |
3 | ----\ Z-Diode |
4 | / \ (5V) |
5 | --- |
6 | - | Sicherung - |
7 | o------+-----[--]----o |
Bei 5V bietet sich auch ein current-limiting (bus-)power switch für USB an. Überspannung: TVS Diode + Sicherung wie von S.R. gezeigt. Ich würde die Sicherung allerdings in den 5V Pfad legen, so dass das GND Potential nicht verschoben werden kann.
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Das war auch mein erster Gedanke. Nach den (von der Ausgangsseite gesehen) obigatorischen 100nF eine Littlefuse NANOSMDC110F-2, dann eine TVS-Diode P6SMB. Aber diese Kombination gibt dann im Moment der Auslösung immer noch 7V...10,5V in die 5V-Quelle zurück. Ein Vorwiderstand, der das abfinge, würde noch mehr Abfall als die 0,6 V Diodenstrecke kosten. "USB power switch"...vielleicht ist das das Suchwort, was mich weiterbringt.
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Walter T. schrieb: > Aber ich hoffe, daß es für solche Fälle bewährte Schutzbeschaltungen > gibt, die ich nur gerade nicht finde. normalerweise verwendet man für so etwas einen Voltage Tracker. z.B. TLE4252. Diese werden von 12V-14V aus versorgt und stabilisieren den Ausgang auf eine 5V Analog-Referenzspannung. Ein Rückspeisen einer externen Spannung (14V) auf die internen 5V wird so verhindert. Die extern versorgte Schaltung hängt natürlich dann an der Fremdspannung (14V). Gruß Anja
Anja schrieb: > normalerweise verwendet man für so etwas einen Voltage Tracker. Danke, das gab interessanten Lesestoff. Aber wenn ich Fremdspannung zur Verfügung hätte, hätte ich das ganze Problem nicht. Dann hätte ich dem Ausgang einfach seinen eigenen Spannungsregler mit 5,6V und eine Diode spendiert, und das ganze Problem existierte nicht.
Die Zenerdiode mit einfacher Durchbrennsicherung davor ist hier vermutlich die bessere Wahl als die NANOSMDC110F-2. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Kennlinie_Z-Diode.svg Eine mit einer Zenerspannung von 5,1V sollte gehen. Wenn die nicht rechteitig auslöst, würde ich mal ganz vorsichtig eine mit 4,7V probieren, dabei aber den Strom durch die Diode im normalbetrieb im Auge behalten. Oder eine 4,3V-Z-Diode mit einer normalen, antiparallel seriell geschalteten Si-Diode auf ca. 4,9V bis 5,0V hochlegen. Glaube, das ist so auch temperaturstabiler...
Walter T. schrieb: > die 0,6V für > die Diodenspannung erzeugt werden eher 0.2 oder 0.3. auf jeden Fall in den typischen 5V+10% machbar. Also Shottky-Dioden und dann für mehrere A, nicht knapp. Wenn es 50V aushalten soll, ist es das einfachste. Alternativ statt echter Z-Diode eine "Virtuelle" mit z.B. TL431 und ein paar Leistungstransistoren. Die ist dann ziemlich steilflankig, auf < 100mV.
Walter T. schrieb: > Leider kann ich mir eine Diodenstrecke Spannungsabfall nicht leisten, > weil die externe Baugruppe dann nicht mehr (zuverlässig) funktioniert. Wie ist denn die externe Baugruppe genau spezifiziert?
Wie wäre es statt der Zener mit einem Varistor oder Clamping-Dioden.
Achim H. schrieb: > Oder man nimmt HighTech: Leider verträgt die HighTech keine 50V. Ich denke, ich muß mein Spannungsversorgungskonzept komplett überarbeiten, wenn ich hier auf einen grünen Zweig kommen will. Meine Schaltung mit 5V zu versorgen fällt dann wahrscheinlich flach. Wenn ich einen Schaltregler auf 5,5V auslege und sowohl meine Schaltungskomponenten, die TTL-Versorgungspegel erwarten, als auch meine externe Baugruppe mit einer Diode auskoppele - ist das dann noch temperaturstabil? Oder sollte man direkt auf 7V "Zwischenkreisspannung" auslegen und Ausgang und TTL jeweils mit einem LDO versorgen?
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Ich würde hier mit einem P-Kanal MOSFET arbeiten und einer Sicherung wie im Anhang gezeigt. Als MOSFET hier einen Logic Level MOSFET einsetzen (der ausgewählte MOSFET ist nicht zwingend geeignet, hab unreflektiert geklickt in LTSpice). Damit verhindert man den Spannungsfall wie man ihn bei einer Diode hat und durch die Sicherung (entsprechend dimensioniert) gibts auch keinen unzulässig hohen Rückstrom in deine Schaltung.
A. S. schrieb: > Walter T. schrieb: >> die 0,6V für >> die Diodenspannung erzeugt werden > > eher 0.2 oder 0.3. auf jeden Fall in den typischen 5V+10% machbar. Also > Shottky-Dioden und dann für mehrere A, nicht knapp. > > Wenn es 50V aushalten soll, ist es das einfachste. Sehe ich bis jetzt auch so. Walter T. schrieb: > Oder sollte man direkt auf 7V "Zwischenkreisspannung" auslegen und > Ausgang und TTL jeweils mit einem LDO versorgen? Dann brauchste wieder einen LDO welcher 50V Fremdspannung an seinem Ausgang verträgt.
Achso, Überstromschutz war ja auch gefordert.... ich nehme mal an eine Schmelzsicherung ist unerwünscht, owehhh. Walter T. schrieb: > Wenn ich einen Schaltregler auf 5,5V auslege und sowohl meine > Schaltungskomponenten, die TTL-Versorgungspegel erwarten, als auch meine > externe Baugruppe mit einer Diode auskoppele - ist das dann noch > temperaturstabil? Dann driften halt die Versorgungsspannungen um etwa 2mV/K (Siliziumdiode vorausgesetzt) nach oben. M. K. schrieb: > P-Kanal MOSFET Die Idee dahinter (plus Schaltbild) kapiere ich gerade nicht.....wo ist der Vorteil des MOSFETs gegenüber einem Stück Kupferdraht?
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2 Cent schrieb: > M. K. schrieb: >> P-Kanal MOSFET > Die Idee dahinter (plus Schaltbild) kapiere ich gerade nicht.....wo ist > der Vorteil des MOSFETs gegenüber einem Stück Kupferdraht? Mist, das war die falsche Schaltung, die ist nur für Verpolschutz (von der 5V Seite aus). Ich meinte eigentlich die im Anhang. Das sollte bei falsch angelegter Spannung recht zügig die Sicherung zur Auslösung bringen. OK, ich habs eigentlich auch immer so, dass ich selten Spannungen zwischen 5V und 12/24V habe. Wenn man jetzt ne Auslösung bei z.B. 6V angelegter Spannung haben will muss man das Teilerverhältnis wohl modifizieren, müsste man sich mal genauer anschaun.
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2 Cent schrieb: > Walter T. schrieb: >> Oder sollte man direkt auf 7V "Zwischenkreisspannung" auslegen und >> Ausgang und TTL jeweils mit einem LDO versorgen? > Dann brauchste wieder einen LDO welcher 50V Fremdspannung an seinem > Ausgang verträgt. Nö, eigentlich nur einen LDO, der mit 1,4V auskommt. Bislang habe ich alles immer auf 24V ausgelegt. Bei 50V scheint man mal wieder alles neu lernen zu müssen, weil etliche Bauteile bei 36V aufhören.
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S. R. schrieb: > Was spricht jetzt eigentlich gegen Sicherung und Z-/TVS-Diode? Erst einmal nichts. Vom Platz ist eine Schmelzsicherung noch erträglich. Ich muß jetzt nur mal gegenrechnen, ob die Kombination Sicherung + Z-Diode den 5V-Teil auch wirklich in keinem Fall auf über 5,5V anheben kann.
S. R. schrieb: > Was spricht jetzt eigentlich gegen Sicherung und Z-/TVS-Diode? Vielleicht die Temperaturabhänigkeit und Toleranz? Wie wäre es mit aktiver Zenerdiode, wie oben schon mal angesprochen (vorbestromte Referenz-Zener mit Transistor?
Berthold schrieb: > S. R. schrieb: >> Was spricht jetzt eigentlich gegen Sicherung und Z-/TVS-Diode? > > Vielleicht die Temperaturabhänigkeit und Toleranz? > Wie wäre es mit aktiver Zenerdiode, wie oben schon mal angesprochen > (vorbestromte Referenz-Zener mit Transistor? https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm
Walter T. schrieb: > Wenn ich einen Schaltregler auf 5,5V auslege und sowohl meine > Schaltungskomponenten, die TTL-Versorgungspegel erwarten, als auch meine > externe Baugruppe mit einer Diode auskoppele - ist das dann noch > temperaturstabil? TTL hat doch allmählich nur noch eine historische Bedeutung. Wenn du die bei der Versorgungsspannung über Temperaturstabilität Sorgen machst, ist da irgendetwas ganz im Argen. Was meinst du wohl, wie stark die Spannung bei Serienschaltung einer Si-Diode schwankt, wenn die Stromaufnahme nicht sehr konstant ist.
Walter T. schrieb: > Erst einmal nichts. Vom Platz ist eine Schmelzsicherung noch erträglich. > Ich muß jetzt nur mal gegenrechnen, ob die Kombination Sicherung + > Z-Diode den 5V-Teil auch wirklich in keinem Fall auf über 5,5V anheben > kann. Wird wahrscheinlich schwierig aber ist des denn in der Tat wahrscheinlich, dass aus versehen statt 5.0V wirklich 5.8V (oder 6V oder 7V usw) angelegt werden? Also bei den Schaltungen, die ich stets habe, wäre das recht unwahrscheinlich, da wäre die nächste Stufe 10/12V. Daher wäre ein Schaltpunkt von 6V auch noch völlig OK.
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MT3608.png
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Walter T. schrieb: > 2 Cent schrieb: >> Walter T. schrieb: >>> Oder sollte man direkt auf 7V "Zwischenkreisspannung" auslegen und >>> Ausgang und TTL jeweils mit einem LDO versorgen? >> Dann brauchste wieder einen LDO welcher 50V Fremdspannung an seinem >> Ausgang verträgt. > > Nö, eigentlich nur einen LDO, der mit 1,4V auskommt. Stimmt auch wieder :D Anderer Vorschlag: An die vorhandenen 5V eine Strombegrenzung (zB einen MCP1754 5V-150mA--30mA Foldback), dahinter ein MT3608 Schaltreglerplatinchen (<<3Euro in der Bucht), ggf dessen Messspannungsteiler etwas modifizieren: Am Pin "FB" regelt das Teil auf eine Spannung von 0,6V ein, also bei einer Ausgangsspannung 50V (eben dem zehnfachen von 5V) lägen möglicherweise dort 6V; keine Ahnung ob das irgendwie problematisch werden könnte (im Dabla nix gefunden), also besser ein kleiner Umbau, sicher ist sicher, siehe Bild. - R11 = R2 * 0,4 #im Normalbetrieb sollen die beiden Si-dioden (zB 1N4148) noch nicht klammern # 0,6V*(1+0,4) = 0,84V - D1 und C2 ausreichend Spannungsfest dimensionieren
Nachtrag: - R1 ausreichend hoch dimensionieren für Verlustleistung an 50V
Walter T. schrieb: > Dieser Ausgang soll gegen Überstrom und Fremdspannung (bis > 50 V) geschützt werden. Wie ist das mit der Fremdspannung, können da nur +50V, also mit korrekter GND-Zuordnung, angelegt werden oder kann es auch passieren, daß gleichzeitig verpolt wird und damit dann -50V anliegen? Für diesen Fall wird nämlich die Strombegrenzung nicht mehr ganz so einfach...
Walter T. schrieb: > Ich muß jetzt nur mal gegenrechnen, ob die Kombination Sicherung + > Z-Diode Welchen Innenwiderstand hat denn die 50V Quelle? Sicherung 0.2A Flink ESKA -> 1700 mV max Spannungsabfall. Da brauche ich nichts mehr zu rechnen. Normale 0.5W Z-Dioden mit 5.6V haben etwa 10 Ohm bei anderen Spannungen steigt der differentielle Widerstand steil an. Transienten Zener gibt es vernünftige erst ab ca 6,8V. Gruß Anja
Anja schrieb: > Transienten Zener gibt es vernünftige erst ab ca 6,8V. So schauts aus. Daher die Lösung mit dem FET. Ersetzt man in meinem Vorschlag R1 durch 2-3 Dioden bekommt man ne Auslösekennlinie von 5-6 Volt hin die auch Transienten erkennt.
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Berthold schrieb: > Berthold schrieb: >> S. R. schrieb: >>> Was spricht jetzt eigentlich gegen Sicherung und Z-/TVS-Diode? >> >> Vielleicht die Temperaturabhänigkeit und Toleranz? >> Wie wäre es mit aktiver Zenerdiode, wie oben schon mal angesprochen >> (vorbestromte Referenz-Zener mit Transistor? > > https://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm also wie im Datenblatt der TL431 als Beispiel angegeben:
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5V_Ausgang.jpg
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Hallo zusammen, sehe ich das richtig, daß die Schutzbeschaltung im Anhang ausreichen würde, wenn ich mit den 0,5 V Spannungsabfall an einer Diode leben könnte? Als Sicherung hätte ich eine flinke Glassicherung eingesetzt. Die Diode gegen GND sorgt dafür, daß die Sicherung bei der Einspeisung von negativen Spannungen auslöst. Bei der fehlerhaften Einspeisung einer positiven Spannung passiert gar nichts.
Walter T. schrieb: > sehe ich das richtig, daß die Schutzbeschaltung im Anhang ausreichen > würde, wenn ich mit den 0,5 V Spannungsabfall an einer Diode leben > könnte? Kommt auf die konkrete Anwendung an ob das reichen würde. Das kann ausreichend sein ;)
Walter T. schrieb: > sehe ich das richtig, daß die Schutzbeschaltung im Anhang ausreichen > würde, wenn ich mit den 0,5 V Spannungsabfall an einer Diode leben > könnte? Die Dioden brauchen ein langsameres Schmelzintegral als die Sicherung. Das heißt Du brauchst dicke Brummer. Halbleiter mit Sicherungen zu schützen ist leider nicht so einfach. Muss Deine restliche Schaltung störungsfrei weiterarbeiten während es zu einem Kurzschluss an diesem Ausgang kommt oder darf die Schaltung wegen Unterspannung resetten? Denn Deine 10µF reichen nie und nimmer bis zum Auslösen der Sicherung. Das heißt Deine 5.5V werden deutlich einbrechen und andere Teile Deiner Schaltung werden dann ihren UVLO oder BOR aktivieren.
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Hier ein kleiner Ausschnitt aus einer Atmel-Schaltung (SAMD21-XPRO). So lösen die den Schutz vor falscher Polarität. Sieht simple aus.
Gerd E. schrieb: > Muss Deine restliche Schaltung störungsfrei weiterarbeiten Nein, beim Falschanschluß von 50V oder einer verpolten Spannung geht es nur noch ums nackte Überleben. Eingeschränkter Weiterbetrieb ist nicht vorgesehen. Nach einem solchen Zwischenfall eine Sicherung tauschen zu müssen ist okay. Bei "einfachem" Kurzschluß gegen Masse wäre es schön, wenn sich das Problem durch "einmal aus- und wiedereinschalten" beheben lassen würde. Aber eine harte Anforderung ist das nicht. Sicherung tauschen geht notfalls auch. BlaBla schrieb: > Hier ein kleiner Ausschnitt aus einer Atmel-Schaltung (SAMD21-XPRO). So > lösen die den Schutz vor falscher Polarität. Sieht simple aus. Bis 20 V ist das kein Problem. Einen kleinen FET, der 50 V Gate-Source-Spannung verträgt, finde ich allerdings nicht.
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Walter T. schrieb: > Leider kann ich mir eine Diodenstrecke Spannungsabfall nicht leisten, > weil die externe Baugruppe dann nicht mehr (zuverlässig) funktioniert. Kannst du die Spannung für diesen Ausgang mit einem extra Spannungsregler erzeugen? Wenn ja, dann dreh dessen Spannung um 0,5V hoch und du hast die Diodenstrecke kompensiert. Und dann nimm einen Spannungsregler, der per Datenblatt thermisch geschützt ist, gib ihm noch einen passenden Vorwiderstand und du hast die Kurzschlussfestigkeit. BlaBla schrieb: > So lösen die den Schutz vor falscher Polarität. Sieht simple aus. Blöderweise kommen die 50V ggfs. auch mit korrekter Polarität...
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Lothar M. schrieb: > Kannst du die Spannung für diesen Ausgang mit einem extra > Spannungsregler erzeugen? Wenn ja, dann dreh dessen Spannung um 0,5V > hoch und du hast die Diodenstrecke kompensiert. Ja, die Forderung der 5V-Versorgung habe ich fallen lassen, um mit 5,5V zu versorgen. Was meinst Du mit "Vorwiderstand"? Lothar M. schrieb: > Und dann nimm einen > Spannungsregler, der per Datenblatt thermisch geschützt ist, Müßte ich dann nicht meine Spannungsversorgung so auslegen, daß sie in der Lage ist, meinen Ausgangs-Spannungsregler so zu erhitzen, daß er wegen Übertemperatur/Überstrom auch abschaltet? Ich habe das mal aufgemalt. Eigentlich braucht meine Schaltung nur etwas weniger als 300 mA + 150 mA für den Ausgang. Ein LM1117 will wohl 150°C sehen, bis er thermisch abschaltet. Die Funktion Strom/Temperatur ist auf Anhieb nicht leicht ermittelbar, aber 800...1300 mA braucht er, bis er abregelt, d.h. ich müte meine Versorgung auf 2A auslegen, obwohl weniger als 500 mA benötigt werden. Und welche negative Spannung überlebt ein Spannungsregler am Output-Terminal? Ich finde keinen Parameter im Datenblatt, der das abbildet, also vermute ich mal Null.
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Lothar M. schrieb: > BlaBla schrieb: >> So lösen die den Schutz vor falscher Polarität. Sieht simple aus. > Blöderweise kommen die 50V ggfs. auch mit korrekter Polarität... Das ist richtig. War auch nur als Anstoß einer Teillösung gedacht. Dann muss halt ein anderer MOS-FET her: zum Beispiel IRF5210SPbF. Vielleicht geht es so.
BlaBla schrieb: > Vielleicht > geht es so. Die Schaltung verstehe ich nicht. V1 soll der Ausgang sein, an den fehlerhaft 50V AC angeschlossen sind? Dann injiziert doch die parasitäre Diode des FET direkt die 50 V in die 5V. Oder habe ich da einen Denkfehler?
Walter T. schrieb: > Müßte ich dann nicht meine Spannungsversorgung so auslegen, daß sie in > der Lage ist, meinen Ausgangs-Spannungsregler so zu erhitzen, daß er > wegen Übertemperatur/Überstrom auch abschaltet? Nein. Diese Temperaturabschaltung ist nur für den Schutz des Spannungsreglers selbst gedacht. Ob er sich also nicht überhitzt, weil er vorher selbst abregelt, oder weil der DC/DC-Wandler davor nicht mehr Strom hergibt, ist egal. Beidesmal bleibt er am Leben. Der DC/DC-Wandler braucht natürlich auch einen Übertemperaturschutz oder einen anders aufgebauten Überlastschutz. > Und welche negative Spannung überlebt ein Spannungsregler am > Output-Terminal? Ich finde keinen Parameter im Datenblatt, der das > abbildet, also vermute ich mal Null. Das steht nicht direkt drin, kann man sich beim 1117er aber herleiten: der 1117er hat ja keine direkte Verbindung zu GND, sondern nur den ADJ-Pin. Die Festspannungsvarianten sind intern nicht groß anders aufgebaut, da ist halt zwischen Ausgang, ADJ und GND ein passender Spannungsteiler mit drin. So, und damit ist Dein GND für den 1117er nicht direkt relevant. Den interessiert nur die Differenz zwischen seinem Eingang und Ausgang, da sind 20V erlaubt. Solange Du die einhälst ist alles ok.
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Walter T. schrieb: > Oder habe ich da einen > Denkfehler? V1 ist die Spannungsquelle mit der die Schaltung versorgt werden soll. Also der Eingang der Stromversorgung. Zur Simulation des Fehlerfalles wird hier eine Wechselspannung angelegt. Bei Dir kommt natürlich ein Gleichspannung ran. R1 bildet die Last nach und wird durch deine Schaltung ersetzt. An der Source kannst du einen LowDrop-Spannungsregler anschließen, der dann nun endlich Deine Schaltung versorgt und schützt.
BlaBla schrieb: > Hier ein kleiner Ausschnitt aus einer Atmel-Schaltung (SAMD21-XPRO). So > lösen die den Schutz vor falscher Polarität. Sieht simple aus. Das hab ich oben schon mal allgemein gepostet. Ist jetzt nichts neues mit einem PMOS einen Verpolungsschutz zu realisieren. Walter T. schrieb: > Bis 20 V ist das kein Problem. Einen kleinen FET, der 50 V > Gate-Source-Spannung verträgt, finde ich allerdings nicht. Was verstehst du unter "klein". Einen FET, der 50V aushält, sollte nicht schwer zu finden sein. Lothar M. schrieb: > Blöderweise kommen die 50V ggfs. auch mit korrekter Polarität... Deshalb sollte man das ggf. mit einer Schaltung wie ich so oben zeigte, kombinieren, die in so einem Falle eine Sicherung zur Auslösung bringt.
M. K. schrieb: > Ist jetzt nichts neues > mit einem PMOS einen Verpolungsschutz zu realisieren. Hat ja auch keiner behauptet.
BlaBla schrieb: > Vielleicht > geht es so. Nein, das wird so nichts. Die Oxidschicht zwischen Gate und Source ist bei dir überhaupt nicht gegen Überspannung geschützt und wird dir bei einer 50V Überspannung durchbrechen und den MOSFET zerstören. Wenn man Pech hat, wird der MOSFET als Fehlerfolge leitend und reißt die weiteren Schaltungsteile mit in den Tod. http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
Christian L. schrieb: > Die Oxidschicht zwischen Gate und Source ist > bei dir überhaupt nicht gegen Überspannung geschützt und wird dir bei > einer 50V Überspannung durchbrechen und den MOSFET zerstören. Nein, macht sie nicht. Bis 50V alles gut.
BlaBla schrieb: > Nein, macht sie nicht. Bis 50V alles gut. Hmm, stimmt. Hab mich beim Spannungsteiler verguckt. Dann braucht Walter aber auch einen MOSFET, welcher bei 5V mit der Beschaltung durchsteuert, sonst hat er nur eine Diode als leitendes Element aber nicht den MOSFET. Ein MOSFET, welcher bereits mit ~0,5V durchsteuert, könnte aber etwas schwieriger zu finden sein.
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Christian L. schrieb: > Ein MOSFET, welcher bereits mit ~0,5V durchsteuert, könnte aber etwas > schwieriger zu finden sein. Das denke ich auch. Vielleicht ist es besser R2 (10k) durch eine Zenerdiode mit 5 V zu ersetzen. Ich hatte das zwar alles in MultiSim mit +50/-50V geprüft, aber nicht mit +5V/-5V.
Jetzt verstehe ich den Ansatz, aber er ist die Lösung für das falsche Problem. Geschützt werden soll die "saubere" 5V-Versorgungsspannung vor einer Spannung, die von draußen fehlerhaft an den 5V-Ausgang angelegt wurde. Aber vielleicht klappt das, wenn man den FET umdreht. Ich muß nochmal meine alten LTspice-Kenntnisse auffrischen.
Deswegen wollte ich gerade nachfragen, was denn genau das Problem ist. Bis jetzt dachte ich, das Netzteil soll vor zu hoher sekundär eingekoppelter Spannung und/oder Strömen geschützt werden. Das ist aber bei einem Buck-Converter aber sowieso der Fall. Vielleicht muss man sich noch den FB vom Regler ansehen, dass der nicht überfahren wird. Wenn aber jemand auf der 5V-Leitung zwischen Netzteil und Last irgendwo eine höhere Spannung einkoppelt und das Netzteil sowieso nicht geschützt werden muss, dann wäre die Schutzschaltung richtigerweise an der Last-Seite. Die Frage ist nur, ob man zwischen der typischen Versorgungsspannung und der maximal erlaubten Eingangsspannung ganz genau die Schutzschaltung auslösen kann. Eine Polyswitch oder gar Schmelzsicherung plus Clamping-Struktur wird aber niemals so schnell auslösen, dass ICs dahinter nicht beschädigt werden (weil viel zu langsam). Einfach die Last auf die maximal mögliche Fremdspannung auslegen, so dass sie nicht beschädigt wird. Ansonsten muss man sagen, dass ein dauerhaftes Anlegen von 50V an eine 5V-Last ein Misuse ist. Man legt ja auch keine 230 VAC an den USB-Bus. Irgendwo hört da der Spaß einfach auf - mit den Absicherungen.
Es geht nicht darum, die Last zu schützen, sondern die speisende Schaltung vor falscher Rückspeisung. sgs schrieb: > Ansonsten muss man sagen, dass ein dauerhaftes Anlegen von 50V an eine > 5V-Last ein Misuse ist. Das ist ein Mißbrauch, vor dem die Schaltung und alle anderen Lasten an den anderen Anschlüssen geschützt werden sollen. Die Schaltung muß nicht 100% unbeschädigt aus der Sache hervorgehen, aber der Fehler sollte sich auf einfach zu tauschende Teile beschränken.
Walter T. schrieb: > Es geht nicht darum, die Last zu schützen, sondern die speisende > Schaltung vor falscher Rückspeisung. Also geht es doch alleine darum, das Netzteil zu schützen (oder Netzteil und alle Lasten)? Ist aber sowieso egal, muss ja getrennt betrachtet werden. Was ist mit "die Schaltung" gemeint? Das Netzteil? Lade doch mal die Architektur hoch. Und wenn die Schaltung(en) nicht geheim ist, die bitte auch.
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Die Schaltungen sind alle nicht geheim - aber noch nicht fertig, weil ich natürlich mit dem Teil anfange, der am meisten Kopfzerbrechen bereitet, und das ist diesmal I/O, in diesem Fall der Versorgungsspannungsausgang für Peripherie. Es ist eine ganz normale Mikrocontrollerschaltung mit den meisten Komponenten bei 3,3V und bei den Komponenten, wo das nicht geht, bei 5V. Der Teil, der mich gerade interessiert, ist der Ausgangsschutz, der alle Komponenten davor vor Zerstörung schützen soll, wenn an den Ausgang eine falsche Spannung angelegt wird oder dieser kurzgeschlossen wird. Aufgrund des Umfelds (Versorgung dieser und benachbarter Baugruppen mit 48 V) muß ich das Ganze so auslegen, daß der Schaden beim Anschluß von 50 V noch begrenzt ist. Ich sorge natürlich dafür, daß ein solcher Falschanschluß erschwert wird, aber das geht nur begrenzt. Von diesen Ausgängen gibt es mehrere, und natürlich soll ein Falschanschluß an einem Ausgang nicht an die anderen Ausgänge durchschlagen. --- Gegen Falschanschluß > +5V reicht jetzt eine Diode. Gegen Falschanschluß von irgendetwas zwischen 0V und 5V sehe ich zu, daß ich einen DC-DC-Wandler mit Strombegrenzung bekomme. Fehlt also die Verpolung. Da werde ich mal die FET-Schaltung von oben ausprobieren (wobei ich mir momentan noch nicht sicher ist, wie ich den FET wiederum vor ESD geschützt bekomme), oder ich nehme gleich eine ESD-Diode und Sicherung.
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Walter T. schrieb: > Gegen Falschanschluß > +5V reicht jetzt eine Diode. Gegen Falschanschluß > von irgendetwas zwischen 0V und 5V sehe ich zu, daß ich einen > DC-DC-Wandler mit Strombegrenzung bekomme. Ich glaube das hatten wir alles schon. > Fehlt also die Verpolung. Joahhhh. Keinen gemeinsamen GROUND per Masseanschluss (zB Steckeraussengehäuse) machbar? > Da > werde ich mal die FET-Schaltung von oben ausprobieren (wobei ich mir > momentan noch nicht sicher ist, wie ich den FET wiederum vor ESD > geschützt bekomme), oder ich nehme gleich eine ESD-Diode und Sicherung. ESD aka "kapazitiver Hochspannungseinschlag" würde ich erstmal ganz hinten anstellen. Umladekapazitäten 50V gelten nicht umbedingt als ESD, können aber übelst "knallen", oder lange Zeit Verlustleistung erzeugen. ??? Die "FET-Schaltung von oben" meint: +150mA an (fremdgespeiste)-50V einspeisen??? ---könnte man machen. Will man das???
Also oben wurden schon einige Lösungen genannt. Was genau spricht gegen diese Lösungen? Z.B. einen MOSFET der bei Überschreiten einer gewissen Spannung den Eingang gegen Masse schaltet und somit eine Sicherung zur Auslösung bringt? So langsam kommt mir das Problem doch nur sehr theoretisch vor.
Jetzt bin ich endlich mal dazu gekommen, die Lösung von BlaBla (Gast) auszuprobieren. Einen IRF 5210 habe ich nicht da, also muß ein IRF 9540N herhalten. Ergebnis: Eine Fehleinspeisung von -10V aus dem Ausgang wird wirklich sehr zuverlässig zurückgehalten. Allerdings wird auch die Vorwärts-Spannung zuverlässig blockiert, weil das Gate ja auf +5V gehalten wird. Eine Z-Diode 4,9V anstelle der 10kOhm tut allerdings ihren Zweck. Die Schaltung macht jetzt genau das, was sie soll. Jetzt entsteht natürlich die Frage nach der ESD-Gefährung des FETs. Drain ist exponiert, aber nur für negative Spannungen. In der Literatur (Application Note von Infineon) lese ich, daß die Gate-Source-Strecke der ESD-gefährdete Teil ist. Oder sollte Drain sicherheitshalber auch mit einer bipolaren ESD-Diode gegen Masse geschützt werden?
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Die Schaltung ist mit +/- 5V und +/- 50V im Simulator geprüft. Bauteile können auch andere innerhalb der Spezifikation verwendet werden.
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Sorry! Komme nicht mit den Mehrfachbildern klar. Die Schaltung ist mit +/- 5V und +/- 50V im Simulator geprüft. Bauteile können auch andere innerhalb der Spezifikation verwendet werden.
BlaBla schrieb: > Die Schaltung ist mit +/- 5V und +/- 50V im Simulator geprüft. Das ist jetzt ein Eingangs-Verpolschutz? Den kann ich tatsächlich gerade gut gebrauchen, aber hier ist es mit den Spannungen nicht so eng, dass auch eine einfache Diode ausreicht.
Walter T. schrieb: > Das ist jetzt ein Eingangs-Verpolschutz? Ja, deswegen der Rechteckgenerator am Eingang, der die Verpolung simuliert. Der wird natürlich in der Wirkschaltung nicht benötigt. Ebenso R1, der nur als Last in der Simulation dient.
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