Hallo, ich plane eine Schutzschaltung für meine Platine gegen Überspannung und als Verpolungsschutz (siehe Anhang) Könnte das so klappen? Die Schottky-Diode soll gegen Verpolung schützen und die TVS Diode parallel zur Überspannung, da sie in Sperrrichtung öffnet wenn die Spannung zu hoch wird. Bisschen Sorge bereitet mir die Verpolung. Wenn ich verpole, dann schalte ich ja durch die TVS Diode kurz. Halb so schlimm, aber wenn ich einen Akku anschließe, wäre das ja weniger schön. Macht es vielleicht mehr Sinn eine bidirektionale TVS Diode zu nutzen? Dann würde im Verpolungsfall ja auch kein Strom fließen? Besten Dank, Niine
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Niine schrieb: > die TVS Diode parallel zur Überspannung, da sie in Sperrrichtung > öffnet wenn die Spannung zu hoch wird. Dann muss aber vor der TVS-Diode irgendeine Sicherung die Verbindung zur Spannungsquelle unterbrechen. Denn wenn du da z.B. einen 24V Akku anschließt statt eines 12V Akkus, dann gibt das dank des Stroms, der durch die TVS-diode fließt, kurz eine kleine Siliziumschmelze in der TVS-Diode und die 24V sind ein paar ms später auf deiner VBus... Auf der Versorgung brauchst du übrigens nur selten einen ESD-Schutz, weil da ja sicher einige Kondensatoren die Energie des Störimpulses aufnehmen können. Um welche Spannungsen geht es da bei V_INPUT und VBUS? Und welche Ströme sollen da fließen?
Hallo Lothar, V_INPUT geht nur zu einem Spannungsteiler, damit ich die Versorgungsspannung ohne Diodenspannungsabfall messen kann. VBUS ist die eigentliche Versorgungsspannung, geht zu einem Spannungsregler (5V-max.28V) und einem MOSFET. Strom fließt max. 5A über VBUS (Lötkolben). Lothar M. schrieb: > Auf der Versorgung brauchst du übrigens nur selten einen ESD-Schutz, > weil da ja sicher einige Kondensatoren die Energie des Störimpulses > aufnehmen können. Stimmt, auf VBUS gibts auf jeden Fall einen 2,2uF Kondensator beim Spannungsregler. Reicht das? Lothar M. schrieb: > Dann muss aber vor der TVS-Diode irgendeine Sicherung die Verbindung > zur Spannungsquelle unterbrechen. Das wollte ich eigentlich vermeiden, weil eine Littelfuse im Bereich 30V/6A ziemlich groß ist und ich ein Platzproblem habe. Lediglich ein Bauteil im Größenbereich SMB/0805 würde ich noch unterbekommen. Also meinst du ich könnte auch einfach die TVS Diode weglassen und nur die Schottky Diode zur Verpolungssicherung einfügen? Ansonsten habe ich nach extern noch einen UART Anschluss, sollte ich die beiden Leitungen mit einer TVS Diode schützen für die ESD Prüfung? Danke dir!
Lothar M. schrieb: > dann gibt das dank des Stroms, der > durch die TVS-diode fließt, kurz eine kleine Siliziumschmelze in der > TVS-Diode und die 24V sind ein paar ms später auf deiner VBus... Die TVS Dioden haben zwar ein definiertes Durchbrennverhalten, d.H. die werden sicher niederohmig, aber schiebt man weiter nach, hat man eine gesprengte TVS mit Schmauchspuren auf der PCB und trotzdem Überspannung. Also ja, bidirektionale TVS oder Diode vor TVS. Bidirektional hätte den Vorteil das die Diode nicht den Strom können muss den die TVS noch kann. Pmos statt Diode für weniger Spannungsabfall. Niine schrieb: > Lediglich ein > Bauteil im Größenbereich SMB/0805 würde ich noch unterbekommen. 30V/6A und größer bekommst Du sogar im 0603.
Max M. schrieb: > 30V/6A und größer bekommst Du sogar im 0603. Aber nicht als PTC "selbstzurückstellend"... So eine selbstrückstellende Sicherung hat vermutlich auch ein höheres Auslöseintegral als das "Schmelzintegral" der TVS-Diode, sodass die TVS-diode schon wieder verlieren würde. Eine TVS-Diode ist für kurzzeitige ESD-Impulse gut, nicht zum Sichern gegen beliebig starke Spammumgsquellen mit beliebig viel Strom für lange Zeit. Niine schrieb: > Stimmt, auf VBUS gibts auf jeden Fall einen 2,2uF Kondensator beim > Spannungsregler. Reicht das? Gegen ESD-Impulse allemal. Ich würde da keine Probleme erwarten und demzufolge keine TVS-Diode einbauen. Niine schrieb: > Strom fließt max. 5A über VBUS (Lötkolben) Welche (schädigenden) Überspannungen erwartest du da? Ich kann mir fast kein robusteres Bauteil als einen Lötkolben vorstellen: * Hitze bis 400°C --> kein Problem * Verpolung? --> kein Problem * kurzfristige Überlastung ims Sekundenbereich? --> kein Problem Niine schrieb: > Lediglich ein Bauteil im Größenbereich SMB/0805 würde ich noch > unterbekommen. Vielleicht solltest du ein wenig mehr deines Konzepts vorstellen, dann kann man evtl. ja andere Bauteile wegsparen und du bekommst den nötigen Platz. Denn eine Sicherung ist sicher nicht das Falscheste, was man einbauen kann. BTW: wenn ich einen 6A Verpolschutz bräuchte, dann würde ich sowas wie dort in der Mitte machen: http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz
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Lothar M. schrieb: > Aber nicht als PTC "selbstzurückstellend"... Um Himmels willen doch keine PTC für Anwendungen nehmen in denen richtig Strom fließen kann! Das habe ich selbst erlebt das die im Fall der Fälle nicht trennen können, sondern beim Versuch mit Rauch und Flamme verrecken. Es bilden sich Hotspots im PTC die das Material zu Kohlenstoff verbrennen bevor der trennen kann und danach trennt der nie mehr, sondern qualmt nur noch wie Sau. Das hat uns zwei Labortage gekosten beim abnormal Surge test, bei dem die TVS ansprechen soll. Nur weil ich das beim ersten mal nicht glauben wollte und an einen Materialfehler dachte. Äußerdem sind PTC Sicherungen ineffizient, weil sie ja über Erwärmung abschalten. Großer PTC = ziemlich hohe Wäremleistung im Nennstrombereich. Nie und nimmer würde ich den für eine Akku Leistungsanwendung verwenden. Lothar M. schrieb: > http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz Ja, genau den P-Mos Verpolschutz meine ich.
Hallo Lothar und Max, danke erstmal für eure Antworten und dem bewahren vor dem Fehler :-) Max M. schrieb: > Um Himmels willen doch keine PTC für Anwendungen nehmen in denen richtig > Strom fließen kann! > Das habe ich selbst erlebt das die im Fall der Fälle nicht trennen > können, sondern beim Versuch mit Rauch und Flamme verrecken. Interessant, dass du die Erfahrung selbstrückstellende Sicherung + TVS Diode schon gemacht hast, dann kann ich mir das sparen :-) Lothar M. schrieb: > Niine schrieb: >> Strom fließt max. 5A über VBUS (Lötkolben) > Welche (schädigenden) Überspannungen erwartest du da? Ich kann mir fast > kein robusteres Bauteil als einen Lötkolben vorstellen: > * Hitze bis 400°C --> kein Problem > * Verpolung? --> kein Problem > * kurzfristige Überlastung ims Sekundenbereich? --> kein Problem Mir gings da eher um die Regelelektronik, der Spannungsregler verträgt max 28V. Aber wenn ich angebe, dass die Versorgungsspannung max. 25V sein darf, dann ist derjenige selbst Schuld wenns danach abraucht. Ich denke auf Überspannung kann ich verzichten. Die Überlegung war auch mehr wegen ESD gekommen, aber wenn der Kondensator ausreicht, dann ist an der Stelle alles gut :-) Lothar M. schrieb: > BTW: wenn ich einen 6A Verpolschutz bräuchte, dann würde ich sowas wie > dort in der Mitte machen: > http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/39-Verpolschutz Eine schöne Seite mit guter Erklärung hast du da, Lothar :) Dann werde ich das so verwenden, im Simulator sieht das auch erfolgsversprechend aus. Der P-Mosfet sollte dann aber einen sehr geringen Rds haben. Dein IRF3590 mit 0.3 Ohm hat bei meiner Volllast ~5A dann einen Spannungsabfall von 1.5V. Da wäre die angedachte SS1045-SMB mit 0.85V bei 10A noch effizienter :) Die Anforderungen an die drei Bauteile vom pMos-Verpolungsschutz wären dann: p-Channel MOSFET: - Rds so klein wie möglich - Gate-Source-Voltage > max. VCC - Drain-Source-Voltage > max. VCC Diode: Maximum DC Blocking Voltage > max. VCC Strom unbedeutend. Widerstand: keine besonderen Anforderungen Stimmt das so mit den Anforderungen? Danke euch, Niine
Niine schrieb: > - Gate-Source-Voltage > max. VCC Mit Spannungsteiler am Gate ein gutes Stück unter den Max ratings bleiben. Alles ab -10V ist mehr als ausreichend den voll aufzusteuern. Den Pmos nimmt man auch eigentlich nur weil man den GND Bezug nicht verlieren will wenn man eine extern gespeiste Schaltung hat und deswegen high side trennt. Bei Akku betrieb, wenn ein GND bezug nicht notwendig ist, kannst Du statt dem Pmos auch einen Nmos im GND Zweig nehmen. Die sind konstruktionsbedingt besser mit niedrigerem RDSon.
Niine schrieb: > Mir gings da eher um die Regelelektronik, der Spannungsregler verträgt > max 28V. Aber wenn ich angebe, dass die Versorgungsspannung max. 25V > sein darf, dann ist derjenige selbst Schuld wenns danach abraucht. Betrieb an 24V-Akku / im LKW unzulässig. Dein Geschreibsel klingt nach einem kommerziellen Produkt, da leistest Du im Zweifel trotzdem Gewährleistung. Wenn da schon ein PMOS in der Versorgung sein wird, um die Verpolung abzufangen, fehlt doch nur noch ein Schwellwertschalter, der den auch oberhalb 24V zudreht?
Manfred schrieb: > Wenn da schon ein PMOS in der Versorgung sein wird, um die Verpolung > abzufangen, fehlt doch nur noch ein Schwellwertschalter, der den auch > oberhalb 24V zudreht? Dann ist die "übliche" Verpolschutzschaltung aber ungeeignet, weil da zuerst die Bodydiode leitet und die dann vom Mosfet überbrückt wird.
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