Tipps für Absicherung 24V DC Versorgung gesucht ?

[ludolen-richter@yahoo.de]

Hallo,

ich suche für ein 24V DC Gerät, einen Schutz gegen Überspannung.
Das empfindlichste Bauteil in dem Gerät, hat eine maximal zulässige
Spannung von 40V.

Bisher habe ich immer einen 25V Varistor eingesetzt, dieser scheint
allerdings nicht immer auszureichen, wahrscheinlich weil er erst bei
ca 50V direkt anspricht. Setze ich eine Supressordiode von 33V ein,
wird diese bei Überspannung zerstört und macht dann einen Kurzschluß,
also auch nicht optimal. Einen Vorwiderstand für die Supressordiode
kann ich auch nicht verwenden,
weil dieser einen zu hohen Spannungsabfall (im Normalbetrieb)
verursacht. Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu ersetzen.

Am liebsten wär mir ein niederomiges Sicherungselement welches ich vor
die Supressordiode schalten könnte,und welches sich selbstständig
zurück setzt.


Jemand einen Tipp oder Schaltungsbeispiele ?

MFG

Peter

Betriebsspannung 24VDC +/- 10%
Maximaler Strom 4A
Überspannung auf < 40V begrenzen

 

[Martin Laabs]

In article <39db7796.0404160511.665fb960@posting.google.com>,
ludolen-richter@yahoo.de (ludolen-richter@yahoo.de) writes:

Hallo,

ich suche für ein 24V DC Gerät, einen Schutz gegen Überspannung.
Das empfindlichste Bauteil in dem Gerät, hat eine maximal zulässige
Spannung von 40V.

Warum verwendust keinen Mosfet der bei überspannung abschaltet
bzw. als Linearregler die Spannung begrenzt?

also auch nicht optimal. Einen Vorwiderstand für die Supressordiode
kann ich auch nicht verwenden,
weil dieser einen zu hohen Spannungsabfall (im Normalbetrieb)
verursacht.

Ich weis ja nicht wie hoch der Innenwiderstand deiner
Überspannung ist .. aber wäre es denkbar vor die
Supressordiode einen Schutzwiderstand zu schalten
der aber nicht in Serie mit deiner Schaltung ist?

Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu ersetzen.

Schreib doch mal was über dein Gerät, deine Überspannung und
so das drum rum.

Am liebsten wär mir ein niederomiges Sicherungselement welches ich vor
die Supressordiode schalten könnte,und welches sich selbstständig
zurück setzt.

PTC Fuse? Aber evt. ist dir da der Widerstand auch noch zu hoch.

Tschüss
Martin L.

 

[Edzard Egberts]

Hallo Peter,

Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu ersetzen.

naja, da gibt es formschöne Einbau-Sicherungshalter mit Renk-Verschluss.

Am liebsten wär mir ein niederomiges Sicherungselement welches ich vor
die Supressordiode schalten könnte,und welches sich selbstständig
zurück setzt.

Wie schnell muss das denn ansprechen? Mir ist so ganz spontan ein Relais
eingefallen, das über Z-Diode an der Eingangsspannung liegt und bei
Überspannung öffnet, womit das Gerät abgeschaltet wird, bis die Spannung
wieder so weit sinkt, dass das Relais abfällt. Damit die "Hysterese" des
Relais nicht so ins Gewicht fällt, wäre ein 5V-Relais, oder die
Ansteuerung über eine kleine Elektronik sinnvoll.

Die eleganteste Lösung wäre natürlich, die Überspannung zu verhindern -
eine 24 VDC-Versorgung, die mal eben Spannungen über 40 V liefert
erscheint mir irgendwie verbesserungsfähig...

Gruß,

Ed

 

[Peter Richter]

Hallo,

erst mal Danke fuer die Antwort.

Ich weis ja nicht wie hoch der Innenwiderstand deiner
Überspannung ist .. aber wäre es denkbar vor die
Supressordiode einen Schutzwiderstand zu schalten
der aber nicht in Serie mit deiner Schaltung ist?

siehe unten

Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu
ersetzen.

Schreib doch mal was über dein Gerät, deine Überspannung und
so das drum rum.

Es handelt sich um einen Steuergerät mit MC und einer PWM Endstufe.
Die Endstufe hat eine maximale Spannung von 40V. Im Feld hat sich
herausgestellt das diese teilweise
durch Überspannung zerstört wird. Da die Endstufe dierkt über die 24V
versorgt wird, und bis max. 6A
leifern kann, ist ein Vorwiderstand Aufgrund des Spannungsabfall (bei
6A) natürlich relativ ungünstig.

Gruss

Peter

 

[horst-d.winzler]

Peter Richter wrote:

Hallo,

erst mal Danke fuer die Antwort.

Ich weis ja nicht wie hoch der Innenwiderstand deiner
Überspannung ist .. aber wäre es denkbar vor die
Supressordiode einen Schutzwiderstand zu schalten
der aber nicht in Serie mit deiner Schaltung ist?

siehe unten


Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu

ersetzen.

Schreib doch mal was über dein Gerät, deine Überspannung und
so das drum rum.

Es handelt sich um einen Steuergerät mit MC und einer PWM Endstufe.
Die Endstufe hat eine maximale Spannung von 40V. Im Feld hat sich
herausgestellt das diese teilweise
durch Überspannung zerstört wird. Da die Endstufe dierkt über die 24V
versorgt wird, und bis max. 6A
leifern kann, ist ein Vorwiderstand Aufgrund des Spannungsabfall (bei
6A) natürlich relativ ungünstig.

Gruss

Peter

Dann helfen "nur" noch LC-Glieder zur Dämpfung der Transienten. Aber
Vorsicht, es kann bei LC Gliedern durchaus zu Resonanzerscheinungen
kommen.Ev. anstelle von Cs RCs einsetzen.
Auch mal schauen, das man die Transienten an ihrer Entstehungsstelle
dämpft.

--
mfg horst-dieter

 

[Edzard Egberts]

Hallo Peter,

die Spannung wird also durch die Last eingespeist - das ist genau am
anderen Ende meiner Vermutungen! ;o)

bis max. 6A

Wie wäre es mit einer (dicken) Diode am PWM-"Ausgang" (positive
Versorgungsspannung) gefolgt vom VDR? Die 6A müssen sich dann leider
durch die Diode quälen, aber es kann dann nichts mehr in die Versorgung
eingespeist werden, sondern wird in aller Ruhe vom VDR verbraten.

Gruß,

Ed

 

[Joerg]

Einfach mal im Internet unter dem Suchwort "Crowbar Protection" nachsehen.
Das Herz solcher Schaltungen ist ein dicker Transistor, der bei
Ueberschreiten einer vom Schaltungsentwickler festgesetzten Spannung nach
Masse durchschaltet und damit eine Sicherung ausloest. Das funktioniert
normalerweise recht gut. Der Transistor haelt alles "unten" bis die
Sicherung heraus ist.

Gruesse, Joerg.

 

[Marco Budde]

ludolen-richter@yahoo.de wrote:

Bisher habe ich immer einen 25V Varistor eingesetzt, dieser scheint
allerdings nicht immer auszureichen, wahrscheinlich weil er erst bei
ca 50V direkt anspricht.

Zum Thema VDR & Co gibt es bei Epcos einige nette Schaltungsbeispiele.

Setze ich eine Supressordiode von 33V ein,
wird diese bei Überspannung zerstört und macht dann einen Kurzschluß,
also auch nicht optimal.

Was soll sie auch sonst machen? Nicht umsonst ist das erste
Element in solchen Schaltungen eine Sicherung.

verursacht. Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal, weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu ersetzen.

Besser als ein defektes Gerät. So oft kommt sowas doch eigentlich
nicht vor. Die Sicherung soll ja auch erst dann auslösen, wenn
z.B. der VDR die Leistung nicht auf Dauer verbraten kann.

Betriebsspannung 24VDC +/- 10%
Maximaler Strom 4A
Überspannung auf < 40V begrenzen

Warum hast Du solche extremen Überspannungen?

--
S: Minolta: Winkelsucher (VN), VC-9

E-Mail: mb-news-b<ät>linuxhaven.de
Deutsches Linux HOWTO Projekt: http://www.linuxhaven.de

 

[Gerd Sommerlatte]

Joerg <notthisjoergsch@removethispacbell.net> schrieb:

Einfach mal im Internet unter dem Suchwort "Crowbar Protection" nachsehen.
Das Herz solcher Schaltungen ist ein dicker Transistor, der bei
Ueberschreiten einer vom Schaltungsentwickler festgesetzten Spannung nach
Masse durchschaltet und damit eine Sicherung ausloest. Das funktioniert
normalerweise recht gut. Der Transistor haelt alles "unten" bis die
Sicherung heraus ist.

Gruesse, Joerg.
Eine Überspannungssicherung basteln ging auch schon einfacher mit

einem dicken Thyristor und Z-Dioden der gewünschten Spannung.
Wenn der Thyristor bei Überspannung den Kurzschluss verursacht sollte
dann eine gut zugängliche Schmelzsicherung geopfert werden.
Haken dabei ist der große Kurzschluss-Strom, der auch schon manchen
Thyristor gekillt hat.

Besser wäre wenn man die genaue Ursache des ganzen Übels kennt.
Evtl. sterben die Verstärkertransisoren gar nicht an den 40V sondern
an einer Induktivität, die eine böse Abschaltspannung verursacht hat.
Also erst mal noch eine Diode in Sperrichtung von + nach - !
Das hat mir z.B. im Kfz-Netz schon geholfen wenn die Zündung
abgeschaltet wird.

Gruß Gerd

 

[Joerg]

Gerd, die Thyristorschaltung ist eine der Crowbar Loesungen. Allerdings koennen
Thyristoren "lokal" verbrutzeln, indem der Strom nicht gleichmaessig durch den
Halbleiter fliesst. Deshalb nehme ich oft einen FET. Der schaltet nicht echt
nach Ground, sondern haelt die Spannung mit Gewalt in der Naehe des Sollwertes
bis die Sicherung durchgegangen ist. Das ist auch vertraeglicher fuer Elkos,
die eine rapide Entladung per Thyristorkurzschluss nicht immer gut verdauen.

Ein richtig dicker Thyristor sollte es aber auch tun.

Gruesse, Joerg.

 

[Martin Laabs]

In article <c5p3on$44fc4$1@id-29483.news.uni-berlin.de>,
"Peter Richter" <udolen-richter@yahoo.de> writes:

Die Endstufe hat eine maximale Spannung von 40V. Im Feld hat sich
herausgestellt das diese teilweise
durch Überspannung zerstört wird.

Also Edzard meint ja das die Überspannung aus der Last kommt (induktiv?)
Aber ich habe das jetzt so gelesen das die Versorgungsspannung
über längere Zeit viel zu hohe Werte annimmt. (Sonst würden
sich die Dioden ja nicht zerlegen)

Da die Endstufe dierkt über die 24V
versorgt wird, und bis max. 6A
leifern kann, ist ein Vorwiderstand Aufgrund des Spannungsabfall (bei
6A) natürlich relativ ungünstig.

Je nach dem wie lange und wie hoch die Überspannung ist wäre
doch aber eine dynamische Begrenzung als Linearregler denkbar,
oder?
Ich meine die Überspannung scheint sich ja nicht verhindern zu lassen
und ist so wie du es schreibst eher der Normalfall als die
Ausnahme.

Tschüss
Martin L.

 

[Günther Dietrich]

Marco Budde <mb-news-a@linuxhaven.de> wrote:

Betriebsspannung 24VDC +/- 10%
Maximaler Strom 4A
Überspannung auf < 40V begrenzen

Warum hast Du solche extremen Überspannungen?

Vielleicht, weil er das Gerät an einem KFZ-Bordnetz (LKW) betreibt? Dann
sollte er als Nennspannung allerdings 28V annehmen. Ich bin selbst
gerade dabei, das Power-Supply eines Funkgerätes neu zu entwerfen, das
alternativ aus einem LiIon-Akku oder 28V-Bordnetz versorgt wird. Die
bisher verfügbaren ICs für Schaltwandler waren großenteils auf 36V
beschränkt, und das ist in dem Fall verdammt knapp. Auch MOSFETs mit
mehr als 40V Drain-Source-Spannung _und_ niedrigem Rds_on waren, als die
Entwicklung des Gerätes ursprünglich begann, nicht zu bekommen.
Inzwischen hat sich auf diesem Gebiet einiges getan und es gibt z.B. den
LTC3703 (100V) und SI7370 und SI7460 (beide 60V). Damit kann ich in dem
neuen Design schon einige Probleme beheben.

Leider hält der OP mit wichtigen Informationen hinter'm Berg, man kann
ihm also nicht helfen. Wenn er mit nennenswerten Angaben 'rüberkommt,
kann man ihm bei der Lösung seines Problems auch helfen. Ansonsten muss
er eben selbst sehen, wie er zurecht kommt.



Grüße,

Günther

 

[Peter Richter]

Hallo,

Bisher habe ich immer einen 25V Varistor eingesetzt, dieser scheint
allerdings nicht immer auszureichen, wahrscheinlich weil er erst
bei
ca 50V direkt anspricht.

Zum Thema VDR & Co gibt es bei Epcos einige nette
Schaltungsbeispiele.

hast du da vieleicht noch einen direkten Link ?

Setze ich eine Supressordiode von 33V ein,
wird diese bei Überspannung zerstört und macht dann einen
Kurzschluß,
also auch nicht optimal.

Was soll sie auch sonst machen? Nicht umsonst ist das erste
Element in solchen Schaltungen eine Sicherung.

verursacht. Eine Vorsicherung erscheint mir auch nicht optimal,
weil
hierfür das Gerät geöffnet werden müsste um die Sicherung zu
ersetzen.

Besser als ein defektes Gerät. So oft kommt sowas doch eigentlich
nicht vor. Die Sicherung soll ja auch erst dann auslösen, wenn
z.B. der VDR die Leistung nicht auf Dauer verbraten kann.

da hast Du wahrscheinlich recht, werde ich wohl nicht drum herium
kommen.

Warum hast Du solche extremen Überspannungen?

Weis ich leider noch nicht genau, versuche z.Zt. noch zu klären, ob es
über die Versorgung oder von
hinten über den angeschlossenen Motor kommt. Es spricht aber mehr dafür
das es über die Versorgung kommt. Habe jetzt bei Messungen
festgestellt, das wenn ich einen Kurzschluss in der nähe von meinem
Gerät mache, an diesem dann hohe Spannungen von > 40V entstehen,
allerdings nur für sehr kurze Zeit (50 - 100ns) dürfte eigentlich nicht
zur Zerstörung der Supressordiode führen. Denke das die hohen
Spannungen an dem Gerät durch die Induktivität der Zuführung (ca 10m)
zu meinem Gerät verursacht werden, an dem Netzeil kann ich keine
Spannungserhöhung bei Kurzschlus messen.

Gruss

Peter

 

[Gerd Sommerlatte]

"Peter Richter" <udolen-richter@yahoo.de> schrieb:

Hallo,

Bisher habe ich immer einen 25V Varistor eingesetzt, dieser scheint
allerdings nicht immer auszureichen, wahrscheinlich weil er erst
bei
ca 50V direkt anspricht.

schnipp
Warum hast Du solche extremen Überspannungen?

Weis ich leider noch nicht genau, versuche z.Zt. noch zu klären, ob es
über die Versorgung oder von
hinten über den angeschlossenen Motor kommt.

Motor= Induktivität=Abschaltspannung=Transistortod nach Lezscher Regel

Es spricht aber mehr dafür
das es über die Versorgung kommt. Habe jetzt bei Messungen
festgestellt, das wenn ich einen Kurzschluss in der nähe von meinem
Gerät mache, an diesem dann hohe Spannungen von > 40V entstehen,
allerdings nur für sehr kurze Zeit (50 - 100ns) dürfte eigentlich nicht
zur Zerstörung der Supressordiode führen. Denke das die hohen
Spannungen an dem Gerät durch die Induktivität der Zuführung (ca 10m)
zu meinem Gerät verursacht werden, an dem Netzeil kann ich keine
Spannungserhöhung bei Kurzschlus messen.

Gruss

Peter

In solchen Fällen sollte man mal über schnelle Schutzdioden

nachdenken. Normale Gleichrichterdioden sind da etwas langsam.
Ein paar 47nF Keramikkondensatoren am rechten Fleck sind manchmal auch
ganz nützlich.

MfG Gerd

 

[Marco Budde]

Peter Richter wrote:

Zum Thema VDR & Co gibt es bei Epcos einige nette
Schaltungsbeispiele.
hast du da vieleicht noch einen direkten Link ?

Nein, damit kann ich leider nicht dienen. Schau mal unter Varistoren.
Die haben dort einige App.notes (auch für den Automotive Bereich).

Die c´t hatte vor einigen Jahren mal einen Test zu 230V-
Überspannungsschutz-Systemen. Dort wurden auch einige DIN-Normen
zu dem Thema genannt. Vielleicht auch ganz interessant
(siehe auch Phoenix Contact).

cu, Marco

--
S: Minolta: Winkelsucher (VN), VC-9

E-Mail: mb-news-b<ät>linuxhaven.de
Deutsches Linux HOWTO Projekt: http://www.linuxhaven.de

 

[Peter Richter]

Hallo Joerg,

Gerd, die Thyristorschaltung ist eine der Crowbar Loesungen.
Allerdings koennen
Thyristoren "lokal" verbrutzeln, indem der Strom nicht gleichmaessig
durch den
Halbleiter fliesst. Deshalb nehme ich oft einen FET. Der schaltet
nicht echt
nach Ground, sondern haelt die Spannung mit Gewalt in der Naehe des
Sollwertes
bis die Sicherung durchgegangen ist. Das ist auch vertraeglicher fuer
Elkos,
die eine rapide Entladung per Thyristorkurzschluss nicht immer gut
verdauen.

Bin in der Auslegung von FET Schalktungen leider nicht so bewandert,
hast Du ggf.
Schaltungsbeispiele oder Empfehlungen für den FET?

Vielen Dank im voraus

Gruss

Peter