Geräte vor Spannungs-Spitzen schützen

[Kaiser-F]

Guten Abend,

wie der Titel schon beschreibt, würde ich gerne wissen,
wie man am besten seine Schaltungen vor Spannungsspitzen
schützen könnte.

Beispiel:
Man baut eine Motorsteuerung unter Verwendung eines
relativ großen Motors. Dieser Motor kann vor allem beim
Ausschalten Störungen auf die Zuleitung bringen.

Wie kann ich vermeiden, dass so eine Spannungsspitze meine
Steuerelektronik (Mikrocontroller, Spannungsregler etc.) zerstört?


Meine Idee wäre:
Bild hier  

Aber welche Werte ich für die Spule nehmen soll, und ob das so passt,
das weiß ich nicht genau.

Darum erhoffe ich mir, dass mir von euch jemand weilterhelfen kann.

Vielen Dank!

[Tido]

Hallo,

also ne Sicherung vor der Z-Diode in der 12V-Leitung (also ganz links oben) würde den Sinn der Z-Diode erklären.

[Kaiser-F]

Stimmt. Aber ich wollt nen Widerstand reinsetzen.
Mir gehts nur um Spannungsspitzen, die von einem Motor kommen könnten.

Direkte Überspannung bekomm ich nicht. Die Anwendung findet im KFZ statt.

[shaun]

Die Z-Diode kommt hinter die Drossel, wer sollte sonst den Strom durch sie begrenzen? Ausserdem sollte es ein entsprechend leistungsfähiges Exemplar, vorzugsweise eine entsprechende Supressordiode sein. Und nicht zu niedrig ansetzen, nur deutlich unter der max. Spannung, die die nachfolgende Elektronik verkraftet. 24V ist für einen Festspannungsregler ein ganz sinnvoller Wert. Der Elko muss dann natürlich auch entsprechend ausgelegt sein. Der Wert der Drossel richtet sich nach der Länge und Höhe der Transienten sowie dem maximalen Strom durch die nachfolgende Schutzmaßnahme, hier also der Z-Diode. Ein paar mH sollten es aber schon sein, und der Sättigungsstrom muss der Stromaufnahme der Schaltung gegenüber angemessen hoch sein, sonst wirkt nur noch der Kupferwiderstand.

[Kaiser-F]

Hallo und Danke für die Antwort!

Und wie kann ich das berechnen?

Ich habe 12...14V Am Eingang.
Damit will ich eine 5V Logik über einen Festspannungsregler speisen.
Die Stromaufnahme wird bei max. 200mA liegen.

Über die 12...24V Leitung wird ein Motor über Relais angesteuert.
Ichhabe nur Angst, dass der Motor eine Störung verursacht, die
meinen Spannungsregler zerstören kann.

Außerdem kann auch von der Lichtmaschine eine Störung kommen
( älteres KFZ )...

- Wie kann ich die Drossel genau berechnen?
- Ringkern oder Stabkern? ( Hätte jezt Ringkern genommen )


=> Die ZDIODE soll bei dauerhafter Überspannung eine
SMD-Sicherung zerstören.



Danke für Eure Hilfe...
In dem Gebiet hab ich NULL Erfahrung bis jetzt...

[shaun]

Du weisst nicht, wie Deine Störungen aussehen, daher kannst Du da nicht viel berechnen. Wenn Du es richtig machen willst, ohne den Aufwand der Industrie für derartige Studien zu betreiben, nehme eine Drossel aus einem einigermaßen hochwertigen Autoradio. Gerade für kleinere Schaltungen im KFZ würde ich eher ein RC-Filter benutzen. Bei 100mA Stromaufnahme könnte man zB einen 10-Ohm-Widerstand vorschalten, dann 470u/40V Siebelko und eine 27V 1,3W Z-Diode oder eine Supressordiode. Am Widerstand fällt bei 100mA 1V ab, das ist wohl zu verkraften. Trotzdem würde ich hier einen belastbaren Widerstand nehmen (Draht, Kohle-Masse o.ä.)
Und dann noch eine schnelle Diode in Reihe zum Eingang, denn Transienten im Bordnetz sind nicht immer positiv!

[Kaiser-F]

Hallo und nochmals Danke für Deine Hilfe.

Ich würde es dann so machen:
Bild hier  

Die Idee mit dem R-C-Glied finde ich toll!

Eine Drossel würde doch nicht schaden oder macht es keinen Sinn?

Oder würde eine Ferrit-Perle reichen? Wie gesagt, es ist ein 12V
Motor, der bis 25A geht, in unmittelbarer Nähe angeschlossen...

[Hubert.G]

Die Drossel wird kaum schaden, wichtig wären noch Kondensatoren 100n, nach dem Widerstand und unmittelbar am Spannungsregler Eingang und Ausgang.
Wichtig ist ein R/C am Relaiskontakt, denn bei 25A zieht das einen ordentlichen Funken wenn der Kontakt öffnet und den würde ich am meisten fürchten.
Die Entstörkondensatoren direkt am Motor sind sicher auch nicht unwichtig.
Hubert

[Kaiser-F]

Hallo Hubert,

vielen Dank für Deine Antwort.

A.) Eine Frage zum Lichtbogen am Relaiskontakt:

Ich hätte den Lastteil so vorgesehen:
Bild hier  

Eine Freilaufdiode wäre hier vorgesehen.

Frage: Wie baue ich hier sinnvoll das RC-Glied ein?
Oder genügt ein Kondensator anstelle/mit der Diode?


B.) Sicherer Spannungseingang
Was haltet ihr davon:
Bild hier  

Der Tiefpass ist mit C=100µF und R=10R auf ca. 159Hz eingestellt.
( R-Spule jetzt mal vernachlässigt )

Frage:
- Ist die Spule hier noch notwendig?
Genügt nicht das RC-Glied mit der Suppressordiode
- Wenn ja, welchen Wert würdet Ihr nehmen?
- Oder soll ich einfach für die Logik eine separate Versorgung zur batterie legen? (AUFWENDIG)

Vielen Dank für eure Bemühungen! Ich weiß das seht zu schätzen!

[shaun]

Spule kannst Du weglassen, R so groß wie vertretbar (was der nicht verheizt, verbrät sonst eh der Spannungsregler!). Eine Diode in Reihe gegen Störungen durch Einsacken der Versorgung solltest Du vorsehen. Dem Motor parallel noch ein RC-Netzwerk und/oder ein Varistor und ganz wichtig: durchdachte Masseführung!!! Auch solltest Du darauf achten, dass es nicht zu induktiver Einkopplung von Störungen der Motorzuleitungen in Signal- und Dünnstromstrippen kommt.