Netzteilschutz (Begrenzung der Spannung)

Dies sollte ziemlich einfach sein, aber ich kann im Internet keine zufriedenstellende Antwort finden (ich bin ziemlich neu in diesen Dingen und weiß nicht wirklich, wo ich suchen soll). Ich habe zwei Sensoren in meinem Stromkreis, einer arbeitet mit 12 VDC und der andere mit 5 VDC. Die Stromversorgung beträgt 12 VDC und in meinem Stromkreis habe ich einen DC / DC-Wandler, der meine 12 VDC auf 5 VDC bringt:

  • Murata Power-Lösungen OKR-T/3-Serie

Ich würde gerne etwas Schutz für die Sensoren hinzufügen (sie sind ziemlich teuer). Ich möchte sie vor Überspannungsversorgung und negativen Spannungen schützen. Das einzige was ich gefunden habe ist:

  • Spannungsprüfer Linear Technologies LTC4360ISC8
  • Spannungsprüfer Linear Technologies LTC 4365HTS8

Aber sie haben nur SC-70-Gehäuse und es ist einfach zu schwierig, sie zu löten und zu testen

Was ist mit einer Brechstange?
Wie kann man einen Sensor mit umgekehrter Polarität verdrahten? Selbst wenn Sie eine Schutzschaltung aufbauen, müssen Sie den Sensor immer noch korrekt mit der Schutzschaltung verdrahten, da die Schaltung nicht erkennen kann, ob Sie Drähte vertauscht haben. Als @PlasmaHH eine Brechstangenschaltung für Überspannung vorschlug, war ich noch nie mit einem ernsthaften Netzteil konfrontiert, das Überspannung ausgab, also ...
Interessant, so etwas war mir nicht bewusst. Ich habe es sehr schnell auf Wikipedia nachgeschlagen und sie sagen: "Es funktioniert, indem ein Kurzschluss oder ein Pfad mit niedrigem Widerstand über den Spannungsausgang gelegt wird". Aber ich mag es auch nicht wirklich, einen Kurzschluss an meiner Stromversorgung zu haben.
@Worldsheep: Sicherungen, weißt du ...
Um das Netzteil mache ich mir keine Sorgen, sondern hauptsächlich um die "Murata Power Solutions OKR-T/3 Series". Aber wenn Sie mir sagen, dass es keinen Grund zur Sorge gibt, könnte ich die Schutzschaltung einfach fallen lassen
Ja, ich weiß ... Aber ich mag es nicht, dass Sie sie ändern müssen, wenn etwas schief geht (insbesondere wenn es sich um ein vorübergehendes Problem handelt).
@Worldsheep: Genau dafür sind sie gemacht: um zu blasen, wenn etwas schief geht. Sie möchten Ihre Sensoren vor einem Ausfall des Netzteils schützen, also warum ist es so schlimm, dass eine Sicherung durchbrennt, wenn das Netzteil kaputt geht?
Weil sich das Netzteil außerhalb meines Geräts befindet und die Sicherung (die nach der Murata-Stromversorgung platziert ist) innen wäre. Und der Benutzer hat keinen Zugriff auf das Innere :/. Noch eine dumme Frage ... Ist die Referenz einer Crowbar-Schaltung nicht eingangsabhängig? Wenn der Netzteilausgang auch die Referenz erhöht (ich beziehe mich auf die Schaltung im Wiki)
(Vergiss meine "zusätzliche Frage" :) )
Nehmen wir an, dass Murata mit High-Side-MOSFET im Leitungsmodus ausfällt, daher erhalten Sie Eingangsspannung an den Ausgängen. Eine Brechstange schließt das Netzteil kurz, wenn es einen Grund für Überspannung gibt, die Sicherung (wahrscheinlich auch das Netzteil) wird durchbrennen, aber Ihr Sensor bleibt intakt.
@Worldsheep: Verwenden Sie also eine rücksetzbare Sicherung oder einen zugänglichen Sicherungshalter? Es gibt kein freies Mittagessen. Und natürlich macht man die Referenz der Brechstange nicht von der Eingangsspannung abhängig...
@PlasmaHH Ich mag die rücksetzbaren Sicherungen :). Ich weiß, dass es kein kostenloses Mittagessen gibt, aber ich mochte einfach die Art und Weise, wie der LTC4360ISC8 funktionierte (wenn ich es richtig verstanden habe).
Zum OP: Eine Sicherung allein schützt Ihren Sensor NICHT. Sie müssen eine Sicherung + Brechstange oder eine Sicherung + Hochleistungs-Zenerdiode (z. B. Transorb) verwenden. Sicherungen allein reagieren nie schnell genug, um teure Schaltungen zu schützen.

Antworten (1)

Wenn Sie Ihre Sensoren wirklich schützen möchten, dann ist das Kurzschließen des Ausgangs des DC/DC-Wandlers von Murata die einfachste, einfachste und sicherste Methode. Wenn ein Überspannungszustand vorliegt, sind am Ausgang der Stromversorgung Kondensatoren auf dieses Potential geladen, und diese Energie geht entweder in Ihre Sensoren und zerstört sie, oder sie kann teilweise in Ihre Sensoren und etwas anderes (und noch Ihre Sensoren zerstören) oder es kann so schnell durch einen Kurzschluss verbraucht werden, dass der Überspannungszustand keine Zeit hat, Ihre Sensoren zu verletzen.

Ein Abwärtswandler wie der, den Sie verwenden, verträgt Ausgangskurzschlüsse sehr gut und darf einfach nicht einen MOSFET (den oberen) einschalten, um einen Kurzschluss auf unbestimmte Zeit zu überstehen. Was es sicherlich tun wird. Die meisten Abwärtswandler mit Überspannungsschutz schließen tatsächlich den Ausgang durch den synchronen MOSFET kurz, bis die Spannung abfällt, sodass sie wieder innerhalb der Regelung liegt, also ist dies definitiv die standardmäßige und zuverlässigste Methode, dies zu tun.

Verwenden Sie eine Thyristor/SCR-Crowbar-Schaltung. Es ist tausendmal schneller als die schnellste flinke Sicherung, die es gibt. Sie können einen Zener oder eine Zenerreferenz wie den TL431 verwenden, um eine sehr scharfe Triggerspannung einzustellen. Der DC/DC-Wandler schaltet sich schnell ab, da sein Überstromschutz ausgelöst wird, bevor Schäden an Ihren Sensoren, ihm oder der Brechstange entstehen.

Legen Sie für die negative Spannung eine Diode in Sperrrichtung über die Stromschienen. Wenn stattdessen die Stromversorgung rückwärts angeschlossen wird, 5 V an Masse und Masse an 5 V, schaltet sich die Diode ein und leitet wie ein Kurzschluss, wodurch der Überstromschutz des Murata-DC/DC-Wandlers erneut aktiviert und hoffentlich die Sensoren gerettet werden. Eine schnelle Schottky-Diode würde hier am besten funktionieren.

Vielen Dank für die sehr ausführliche Frage, ich werde mir die nächsten Tage mal genauer anschauen. Momentan drängt sich eine Frage auf. Was passiert, wenn die Überspannung kein vorübergehender Zustand, sondern eine konstante Überspannung ist? Der Strom wird steigen, bis die Sicherung im Netzteil durchbricht, richtig?
Zweite Frage, haben Sie einen Link, der eine SCR-Crowbar-Schaltung mit dem TL431 zeigt?
Außerdem wird die Überspannung immer vorübergehend sein, ob es ihm gefällt oder nicht. Dies ist ein weiterer Grund, warum ein Kurzschluss verwendet wird - ein toter Kurzschluss löst jeden Fehlerschutz aus, der weiter stromaufwärts verfügbar ist, oder im Fall eines synchronen Abwärtswandlers wie dem, den Sie verknüpft haben, kann er tatsächlich KEINE nützliche Spannungsmenge aufrechterhalten Ausgang, wenn es kurzgeschlossen ist. Ich sehe also wirklich keine Möglichkeit, dass es nicht vorübergehend sein könnte. Selbst wenn Sie absichtlich ein auf 30 V eingestelltes Tischnetzteil anschließen, würde das OVP auslösen und es kurzschließen, und es hätte keine andere Wahl, als seinen Ausgang auf einige hundert mV zu senken.
Was ich nicht verstehe, ist, warum ich bei einem Kurzschluss keine großen Ströme bekomme. Könnte ich das gleiche direkt nach der Stromversorgung tun? (Ich habe einen zweiten Sensor ohne Bock gesteckt). Und danke für das Schaltungsbild. Eine letzte Frage, wie wähle ich die Widerstandswerte?
Netzteilschutz (Begrenzung der Spannung)
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