LED verpolen

[Klebwax]

Damit hast du einen der drei Tode in der Elektronik kennengelernt, die thermische Überlastung. Sie passiert nicht nur bei Halbleitern, auch Spulen und Motore sterben so. Selbst Kondensatoren kann man grillen.

Aber es gibt noch zwei weitere Todesursachen: Spannung und Strom.

Wird die Spannung zwischen zwei Punkten zu hoch, kommt es zu einem Überschlag. Für die freie Luft setzt man da 1mm bei 1 kV an. Innerhalb eines festen Körpers ist die Distanz zwar größer, aber bei den geringen Abmaßen z.B. zwischen Gate und Source eines Mosfets reichen schon 20-30V. Und da hilft auch kein Widerstand. Er wirkt erst, wenn Strom fließt und dann hat der Überschlag schon stattgefunden. Das gilt auch für Spulen, wenn ein Überschlag zwischen den Windungen stattfindet. Da gehts dann aber eher um einige hundert Volt. Auch Kondensatoren, die ein dünnes Dielektrikum haben um klein zu bauen (z.B. MLCC), sind da anfällig.

Und es gibt den reinen Stromtod. Dabei erhitzt sich ein (Halb)Leiter, gern an Gitterfehlstellen, punktuell so stark, daß er verdampft. Das kann sowohl Hotspots in einem Mosfet als auch die Bonddrähte betreffen. Ich erinnere mich noch an einen Vorlesungsversuch bei dem ein auf 5kV aufgeladener Kondensator über einen dünnen Draht kurzgeschlossen wurde. Das Metall ging dabei mit einem spektakulären Knall von der festen Phase direkt in die Gasphase über.

MfG Klebwax

[Siro]

Moin Klebwax: Ja, da gibt es doch so Einiges und man lernt doch nie aus.
Ich finde es aber immer wieder spannend und interessant auch scheinbar ganz triviale Dinge mal zu hinterfragen und zu testen.

Nun möchtet ihr evtl. noch wissen, wie oder warum ich überhaupt darauf gekommen bin die antiparallele Diode in Frage zu stellen

Ich habe mir einen Verpolungsschutz ausgedacht. Wenn die Versorgungspannung falsch angeschlossen wird,
soll eine rote LED leuchten ansonsten soll sie aus sein.
Was mich dann gestört hatte ist, dass die antiparalle Diode im Normalfalle, also bei richtiger Polung,
unnützen Strom zieht. Somit kam die Frage auf, brauche ich die überhaupt....

Falls Interesse besteht, kann hier weitergelesen werden: ansonsten wars das schon.

Die Idee zum Verpolungsschutz war folgender:
Man nehme eine normale Diode und eine Verpolung ist nicht mehr möglich.
Problem: An der Diode fällt eine recht hohe Spannung ab. 0,7V
Also eine Schottky Diode. 0,3V
Dann dachte ich mir, wenn die Polung okay ist, müste man die Diode kurzschließen.
Welcher elektronische Schalter hat einen niedrigen Widerstand, das war der Mosfet.
Also habe ich anfangs tatsächlich eine Standard Diode mit einem Mosfet kurzgeschlossen.
Irgendwann fiel mir ein, im Mosfet gibt es ja schon eine Diode, die Bodydiode (den PN Übergang) zwischen
Drain und Source. Leider ist die aber verkehrt rum in Sperrichtung.
Nun war ich der Meinung, warum sollte am Mosfet nicht auch Drain und Source vertauscht werden können.
Ein Versuch bestätige dann, der Strom fließt auch bei vertauschten Pins.
Nun hatte ich in einem Bauteil plötzlich die gewünschte Diode und einen niederohmigen Schalter
der im Normalfalle die Diode überbrücken soll.
Die frühere aufwendige Ansteuerung für den Mosfet wurde nun auf lediglich einen Gate Widerstand reduziert.

Zunächst war das alles in der positiven Versorgungsleitung mit eine P-Channel
Nachdem ich noch größere Ströme verpolungssicher machen wollte, stelle ich fest, daß
es bei N-Channels viel mehr Typen mit wesentlich kleinerem RDSon gibt als bei P-Channels.
So wurde nun ein N-Channel verbaut und es wird die Masseleitung unterbrochen.

Nachdem ich die Schaltung so geil fand und ich auch einen gewissen stolz nicht leugnen kann,
hab ich mal gegoogelt und muste feststellen. Ich bin nicht der erste mit dieser Idee.....

Dann wünsche ich euch jetzt allen ein schönnes Wochenende.

Achja, die Schaltung: Die Diode D1 war Zweck des Beitrages


Siro

[PICture]

Die Idee zum Verpolungsschutz war folgender:
Man nehme eine normale Diode und eine Verpolung ist nicht mehr möglich.
Problem: An der Diode fällt eine recht hohe Spannung ab. 0,7V
Also eine Schottky Diode. 0,3V
Dann dachte ich mir, wenn die Polung okay ist, müste man die Diode kurzschließen.
Welcher elektronische Schalter hat einen niedrigen Widerstand ...

Das benutze ich bis heute für max ca. 5V, weil Spannungsabfall in mV Bereich hat:

            ------>
               T
       / >----   ----> \
      |       v /       |
      |       ---       |
      |        |        |
 Ein <        .-.        > Aus
      |       | | R     |
      |       | |       |
      |       '-'       |
      |        |        |
       \ >-----+-----> /

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Siro]

Genau PICture, so habe ich das auch schon gemacht,
In der Form sogar einen Gleichrichter aufgebaut.
Dann ist es egal wie rum man den Akku anschliesst.
Und der Spannungsverlust liegt tatsächlich im mV Bereich.


Für größere Ströme und Spannugen geht es dann auch mit Mosfets hervorragend.

[PICture]

Und wie geht es mit MOSFET's ? Ich bin zum komplizierten Basteln zwar nicht mehr fähig, aber danke Dir sehr im voraus.

[Siro]

Das sieht dann so aus:



egal wie rum die Spannung eingespeist wird. Bei rund 1 Ampere hab ich hier nur 83mV Verlust.
Je nach Mosfet kann dies noch weniger werden.

[PICture]

Wunderbar als Gleichrichter ! Ungefähr so habe ich mir das vorgestellt, weil es einfacher nicht geht. Ich mag aber simpel und bleibe für Verpolungsschuzt bei nur einem bipolaren Transistor.

[Klebwax]

Nachdem ich die Schaltung so geil fand und ich auch einen gewissen stolz nicht leugnen kann,
hab ich mal gegoogelt und muste feststellen. Ich bin nicht der erste mit dieser Idee.....

Das ist mir auch schon einige male passiert. Ich hab mich damit getröstet, daß ich wohl den Kern eines Problems richtig verstanden hab, wenn auch andere auf die gleiche Lösung gekommen sind.

Achja, die Schaltung: Die Diode D1 war Zweck des Beitrages

Aber Vorsicht, der FET hier ist kein Ersatz für eine Diode! Wenn die mit + markierte Leitung positiver als der Source-Anschluß des FETs ist, leitet er. Wenn also ein Ladekondensator hinter dieser Schaltung liegt, dann steuert dieser den FET immer auf und entlädt sich auch über ihn, wenn die Eingangsspannung sinkt. Und auch wenn man die Versorgung abzieht und sie verkehrt wieder anschliesst, solange noch Spannung auf der "inneren" Versorgung vorhanden ist , wirkt sie nicht.

MfG Klebwax

[Siro]

Dein Einwand ist völlig korrekt Klebwax.
Ich habe diese Eigenheiten dann bemerkt, als ich die 4 fach Variante als Gleichrichter probiert habe.
Die Schaltung taugt dann nur zum automatischen Richtigstellen einer Gleichspannungsversorgung Plus und Minus,
nicht für eine Gleichrichtung von Wechselspannungen mit nachgeschaltetem Kondensator.
Hat auch ne Weile gedauert, bis ich drauf kam, woran das liegt....

Siro