Einfacher Überspannungsschutz

Ich betrachte eine sehr einfache Methode zum Überspannungsschutz einer Last, die an ein standardmäßiges externes Schaltnetzteil angeschlossen ist. Die Last wird von einem 12-V-Netzteil gespeist, aber das könnte verwechselt und stattdessen durch ein Netzteil mit höherer Spannung ersetzt werden, dh ein 15-V-Netzteil. Ich hatte vor, einfach eine Diode parallel zur Last zu schalten. Ist das eine schlechte Idee? Mein Punkt ist, dass die Diode eine Aktivierungsspannung von mehr als 12 V haben sollte (wir können aus Sicherheitsgründen 13 V sagen) und da das Netzteil selbst über einen Überstromschutz verfügt, wird es automatisch abgeschaltet, sobald die Diode eingeschaltet ist. Hier kommt die Schaltung:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Wie muss die Diode bemessen sein? Die Last ist ein 150 W resistiver/induktiver Typ. Sollte ich stattdessen eine Zenerdiode verwenden? Was sind die Unterschiede zwischen den beiden Arten von Dioden?

Normale Dioden haben alle eine "Aktivierungsspannung" (wie Sie sagen - aber eigentlich Durchlassspannung genannt ) von weniger als 1 V. Zenerdioden können jedoch Sperrspannungen im gewünschten Bereich haben. Diese sollten Sie also verwenden, aber sie müssen dann anders herum (Kathode in Richtung +) platziert werden. Ich würde auch eine Sicherung hinzufügen, da es etwas riskant ist, sich auf das Vorhandensein des Überstromschutzes zu verlassen, da die Versorgung geändert werden kann.
Verwenden Sie auch keine 12-V-Zenerdiode. Sie müssen etwas Headroom einplanen, damit im Nennfall oder wenn die Versorgungsspannung etwas höher als die Nennspannung ist, nicht viel Strom verloren geht. Verwenden Sie mindestens 13 V.
@dim. Genau dachte ich an die Verwendung einer 13-V-Zenerdiode mit 2% Toleranz. Welchen Widerstand zeigt die Diode, wenn sie aktiviert wird? Ich möchte die minimale Leistung über die Diode brennen, um eine wirklich kleine Komponente zu verwenden. Ist das möglich?
Diese Informationen sind normalerweise im Datenblatt angegeben. Aber es ist sehr niedrig, und die Diode muss viel abführen, weshalb Sie wirklich eine Sicherung brauchen: um die Diode zu entlasten, bevor sie durchbrennt. Sie können nicht etwas zu Kleines wählen. Die erforderliche Nennleistung der Diode hängt auch von der Schmelzzeit der Sicherung ab. Insgesamt ist es eigentlich nicht so einfach, eine gute Größe zu wählen, es sei denn, Sie überdimensionieren die Diode wirklich, um sie sicher zu machen.
Ich verstehe den Zweck der in Vorwärtsrichtung vorgespannten Diode D1 parallel zur Last in der Schaltung nicht. Wenn es keinen Strombegrenzer gibt, wird dieser D1 sicher gesprengt. Stattdessen können Sie eine Zenerdiode mit einer Rückwärtsdurchbruchspannung von 12 V mit einem Strombegrenzungswiderstand in Reihe verwenden.
Ich habe gerade die Schaltpläne bearbeitet und die Diode durch einen Zener ersetzt. Die Idee ist, einen 13-V-Zener zu verwenden, um eine gewisse Toleranz zu ermöglichen. Wie könnte ich den Strom durch den Zener begrenzen? Idealerweise schaltet sich das Netzteil ab, sobald es einen Kurzschlusszustand erkennt.
Wenn Sie den Strom nur durch den Zener begrenzen, schützt dies den Stromkreis nicht mehr. Ihr Problem wird sein, dass jede Versorgung, die 150 W bei 12 V liefern kann, einen Zener ziemlich sofort braten wird.
Haben Sie die Leistungsberechnung durchgeführt, ein 12-13-V-Zener, der wie viel Strom führt? 2-3A sogar. – RoyC vor 11 Sekunden bearbeiten
Leider denke ich, dass @Simon recht hat. Mir war nicht wirklich klar, dass aus der Versorgung etwa 12 A nominal fließen. Angesichts der Größe der Sicherung, die Sie benötigen, wird der Zener, unabhängig von seiner Größe, niemals in der Lage sein, eine Überspannung zu überleben, bevor die Sicherung durchbrennt. Die Tatsache, dass es mindestens 12 V darüber hält, führt dazu, dass es viel zu viel abführt. Die SCR-Crowbar-Lösung ist möglicherweise besser, da die Spannung am SCR nach dem Auslösen viel niedriger ist. Es muss also viel weniger abgeführt werden. Siehe das

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Diese Art von Schaltung wird oft als Brechstange bezeichnet. Die Diode wird durch einen SCR ersetzt und das Gate des SCR wird durch eine 12,5-V-Zenerdiode und einen Widerstand gesteuert. (Widerstand zieht das Gate auf 0 V herunter und Zener ist vom Gate mit 12 V verbunden)

Es kombiniert die besten Eigenschaften beider Geräte, die Hochspannungsschaltung des Zeners und die Stromhandhabung und Robustheit des SCR.

Mir sind die Schaltkreise vom Brechstangentyp bekannt, aber ich frage mich, ob ich eine viel einfachere und kostengünstigere Lösung finden könnte. Warum würde meine Schaltung nicht funktionieren?
Da das von Ihnen vorgeschlagene Gerät nicht existiert, kommt die Brechstange dem bei minimalen Kosten am nächsten.
Ich schlage nur eine Diode parallel zur Last vor! Die Diode wird aktiviert, wenn die Spannung größer als 12 V ist.
Ja, aber was ist, wenn diese 12-V-Quelle eine (fast) unendliche Strommenge liefern kann? Ihre (Zener-) Diode / Ihr SCR würde einfach explodieren. Sie müssen eine Sicherung in Reihe mit der Versorgung hinzufügen, um diesen Strom zu stoppen. In der Tat könnten Sie sich auf den Überstromschutz der Versorgung verlassen, aber was ist, wenn dieser defekt ist?
Faire Kommentarfrage, ob die staatliche Versorgung einen Überstromschutz hat, und ich ging davon aus, dass dies erledigt werden würde. Das Hinzufügen einer Sicherung würde es sicherer machen.
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