Überspannungsschutz für 12V-Gerät

[theodrin]

Hallo!

Ich würde gerne ein Gerät, das ich gebaut habe, gegen Überspannung schützen. Und zwar arbeitet mein Gerät mit 12V Gleichspannung. Und ich betreibe das ganze mit einem Netzgerät. Und ich würde gerne haben, dass das ganze nicht zerstört wird, wenn man mal eine zu hohe Spannung einstellt.

Und ich würde jetzt gerne wissen, wie man das am besten macht. Also ich würde mich über Vorschläge echt toll freuen.

Falls ihr dazu noch Infos braucht einfach nur fragen.

lg,
theodrin

[steep]

Das geht am einfachsten mit einer Zehnerdiode zwischen + und - sowie einer Sicherung in der +Leitung.
Je nach Anwendung kann diese Art des Überspannungsschutz aber zu träge reagieren. In diesem Fall kommt dann nur eine elektr. Spannungs-abschaltung oder -regelung in Frage.
Ein Beispiel einer schnellen elektr. Überspannungssicherung findest Du hier: http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/crowbar.htm

[magnetix48]

Hallo theodrin,

dafür gibt es spezielle Überspannungsschutzdioden, die kurzzeitig hohe Impulsleistungen aufnehmen können. Z.B. die Serien 1.5KExxA und 1.5KExxCA, xx steht dabei für die Spannung. Die A-Serie wirkt wie eine normale Zehnerdiode, in einer Richtung die Zehnerspannung und in der anderen Richtung eine Durchlassspannung von 0,6 V. Die CA-Serie wirkt in beide Richtungen als Zehnerdiode.
Für dich würde ein 15 V Typ in Frage kommen.

Gruß
Detlef

[shaun]

Sehr pauschal Deine Aussage. Woher weisst Du, dass seine Schaltung die Breakdown-Spannung einer 15V-Supressordiode verkraftet? Ohne genauere Kenntnis der dahinterliegenden Schaltung kann man keine vernünftige und einfache Schutzmaßnahme angeben, wenn zB am Eingang ein 7805 sitzt, der nur vor zu hoher Verlustleistung geschützt werden muss, ist das eine ganz andere Welt, als wenn aus der Versorgung direkt ein IC gespeist wird, dessen absolutes Maximum bei 12,0001V liegt.

Zum vorherigen Posting: eine Z-Diode reagiert absolut nicht träge, aber die Sicherung. Daher ist die Crowbar-Schaltung eher eine mögliche Alternative. Ob Z-Diode und Sicherung alleine überhaupt Sinn machen, hängt vor allem von der Sicherung ab, und die richtet sich natürlich nach der Stromaufnahme der Schaltung.

Also: ein paar Angaben hierzu bitte!

[gulliver]

Halbleiter sind so schnell, daß sie eher eine Sicherung schützen, als umgekehrt. Vielleicht könnte man eine billige Variante mit Z-Diode und nachgeschaltetem Transistor, der im Falle einer Überspannung die Stromzufuhr über einen Regeltransistor in der Zuleitung unterbricht, etwa nach Art einer Überstromsicherung, wo allerdings keine Z-Diode im Spiel ist.

mfg Roger

[theodrin]

Hallo!

Danke für die tollen Vorschläge von euch.

Also danke mal für die schnellen Antworten. Das mit der Z-Diode und der Sicherung wär wahrscheinlich die einfachste Lösung. Zumindest was ich so gelesen hab.
Das mit der Crowbar-Schaltung hab ich noch nicht ganz verstanden. Wie ist das genau? Weil wenn jetzt Überspannung ist, dann zündet der Thyristor. Und dann fließt ja ständig Kurzschlussstrom, oder?

Dann geb ich natürlich noch gerne nähere Angaben. Also es handelt bei meinem Gerät, hauptsächlich um OPVs und einer Stromregelung. Also Imax ist circa 1,4A. Die Stromregelschaltung aus OPVs steuert MOSFETs an und an denen liegt die Versorgungsspannung. Bei den OPVs ist die Überspannung nicht so kritisch, weil die können auch bis 15V betrieben werden. Es ging hauptsächlich um einen Spannungsinverter, der maximal mit 12V betrieben werden soll und einen 7805 hab ich auch. Aber ich glaub nicht dass es bei dem um die Verlustleistung geht. Da fließt nicht wirklich Strom drüber.

Ansonsten dürfte es auch 15V aushalten. Ich nehm auch an, dass der Spannungsinverter nicht gleich Tod sein wird, wenn kurz 15V anliegen. Oder? Es ist der ICL7660A.

Kann ich statt der Zener-Diode eigentlich auch einen Varistor nehmen? Oder ist das Blödsinn?

lg,
Norbert

[gulliver]

Was ich noch vergessen hatte zu erwähnen:
Eine Sicherung sichert nur gegen Überstrom ab, die Spannung geht ihr am Ar... vorbei . O:)

mfg Roger

[theodrin]

Hallo Roger!

So wie ich das verstanden hab, schalte ich ja die Sicherung vor allen Bauteilen. und danach die Zener-Diode an + und Masse und falls sie leitend wird, dann fließt ein so hoher Strom, dass die Sicherung durchbrennt und dann ist alles abgeschaltet und mein Gerät vor Überspannung geschützt.

Eine Variante wo der automatisch erkennt, ob Überspannung ist, und dann abdreht und bei normaler Spannung wieder aufdreht wär mir natürlich am liebsten.

Aber sonst muss ich halt das mit der Sicherung machen.

lg,
Norbert

[steep]

Das mit der Crowbar-Schaltung hab ich noch nicht ganz verstanden. Wie ist das genau? Weil wenn jetzt Überspannung ist, dann zündet der Thyristor. Und dann fließt ja ständig Kurzschlussstrom, oder?


Genau, es fliest im Gegensatz zur Zehnerdiodenlösung ein Kurzschlussstrom. Dadurch wird ein sicheres und schnelles Ansprechen der vorgeschalteten Sicherung erreicht. Diese Schaltung wird hauptsächlich benutzt um das nachgeschaltete Gerät vor einem Fehler im Netzteil zu schützen.
Die Lösung mit Z-Diode (supressor Diode) nimmt man im allgemeinen um das nachgeschaltete Gerät vor schnellen Spannungsspitzen im milli- resp nanosekundenbereich zu schützen. Die Sicherung dient dazu den Stromkreis ganz zu unterbrechen falls die Überspannung über einen längeren Zeitraum besteht. Wenn da keine Sicherung ist, übererhitzt sich sonst nach kurzer Zeit die Z-Diode und wird zerstört. Anschliessend raucht Dir dann noch deine Schaltung ab, was wohl nicht ganz der Sinn der Sache ist.
Man könnte natürlich nach der Sicherung einen Mosfet einsetzen, welcher einfach hochohmig wird wenn eine Überspannung länger als bspw. 0.5 sek dauert. Das ganze könnte dann zbsp. mit einem Resettaster zurückgesetzt werden. Und falls der Mosfetschutz doch mal seinen Geist aufgibt, wär dann immer noch eine Sicherung da um schlimmeres zu verhindern.

[gulliver]

Hallo

Wie ich sehe, scheinst du mit deinem Problem nicht so recht weiterzukommen.
Gedacht hatte ich an folgende Schaltung, nur ein wenig geändert.
siehe Schaltung unten.

Ich würde nicht bei jedem kleinen Versehen gleich eine Sicherung opfern wollen. Nach Murphy hast du gerade dann keine Sicherung mehr zur Hand, wenn kein Laden geöffnet hat und kein Bekannter erreichbar ist.

Darum folgender Vorschlag:
Den Transistor Q2 als npn-Typ in den oberen Stromweg als Längsregler. Den Rest kannst du im Prinzip so übernehmen, mußt nur die Sicherung, Widerstände und Z-Diode an deine Verhältnisse anpassen. Wie du lesen kannst, wird die Z-Diode bei Erreichen ihrer Z-Spannung leitend und damit auch der nachgeschalteter Transistor, der dem Oberen dann den Hahn zudreht. Also muß die Z-Diode die gleiche Z-Spannung wie deine gewünschte Betriebsspannung haben. Ich weiß zwar nicht, was man sich bei Q3 gedacht hat, aber in dieser Schaltung wird dieser als pnp-Typ niemals angesteuert werden und die LED zum Leuchten bringen. Wenn der Parallelregler in dieser Schaltung erst mal die Sicherung entschärft hat, ist nix mehr mit Strom. Dafür würde ich aber einen npn-Typ nehmen und ihn die LED als Betriebsanzeige schalten lassen.

Der Längstransistor in der Stromzuführung muß dann natürlich ein NPN-Typ mit der entsprechenden Leistung sein, da er ja bei Anlegen der Spannung durchschalten soll und erst bei Überschreiten derselben gesperrt wird. Die anderen Typen sind vielleicht etwas schwer auszumachen, aber an hand der Bezeichnungen kannst du erkennen, daß es sich um einen pnp- (Q3) und um einen npn-Typen (Q1) handelt. Dies läßt sich ja auch an der Funktion der Schaltung herausfinden, ist ja nichts weltbewegendes und einfach zu durchschauen.

mfg Roger

[steep]

Am einfachsten ist es natürlich gleich ein Labornetzgerät mit eingebautem OVP zu verwenden.