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 [ 46 Beiträge ]  Gehe zu Seite 1, 2, 3, 4
Autor Nachricht
 Betreff des Beitrags: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Ich bastel gerade an einem Überspannungsschutz für meine Geräte (Yaesu FT 817 und FT 8800). Das ganze sollte möglichst klein sein und die Geräte vor Verpolung und Überspannung schützen.

Hintergrund ist, dass die Geräte in Kisten fest ein gebaut sind, auf Fielddays sind die dann schnell mal an allen möglichen Netzteilen/Akkus an geschlossen. Oder es hängen noch andere ihre Geräte mit an die 12V von meinem Netzteil/Akku. Ich möchte sicher stellen, dass bei defekten Netzteilen, Spannungsspitzen oder ähnlichem meine Geräte nicht zerstört werden können.

Deswegen habe ich mit eine Thyristor Crowbar Schaltung gebaut. Das ganze hatte bisher eine Auslöseschwelle von 16,2 Volt. Alle Spannungen darüber oder darunter haben den Thyristor zünden lassen, welcher dann hinter einer Sicherung (15A flink) einen Kurzschluss macht und diese aus löst.

Nun habe ich fest gestellt, dass mein Ladegerät (10A Ladestrom für 50AH Akku) gelegentlich diesen Schutz ausgelöst hat. Das einfachste wäre es, die Auslöseschwelle höher zu legen. Weiß jemand wie viel Überspannung diese Geräte maximal vertragen würden, bzw. wo eine gute Auslöseschwelle wäre? Mit einer anderen Z-Diode komme ich auf 18,5Volt, habe aber Angst dass dieses zu spät sein könnte.

Die Anleitungen sagen 13.8V +- 15%. Dieses wäre nicht mal ganz 16V und würde beim laden des Akkus fast sicher aus lösen, was jedes mal eine Sicherung kostet. Der Akku soll aber bei Betrieb nach geladen werden können, quasi eine online USV. Ein 2-Stufiger Schutz wäre natürlich möglich aber da gibt es Probleme mit dem Platz in den Kisten.

Hat jemand eine Idee oder bereits Erfahrungen ab welcher Spannung die Geräte Schaden nehmen?


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Es sind 16 Volt Elkos drinnen, das finde ich auch ne gute Abschaltschwelle.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Okay danke für diese Info. Dann werde ich um einen 2-Stufen Schutz wohl kaum herum kommen. Die Auslöseschwelle bei 16,2V hat ja bereits durch kurze Spannungsspitzen des Ladegerätes ausgelöst (Es lädt bis 14,8V). Ein Tiefpass ist dabei auch mit Vorsicht zu genießen, da dieser die Auslösezeit auch bei richtiger Überspannung verlängern würde.

Ein weiteres Problem ist mir gerade bei der Crowbar auf gefallen. Wird ein Netzteil verwendet, welches nicht bei Kurzschluss abschaltet, aber die 15A Sicherung nicht durch bekommt, dann fließt ein Dauerstrom. Dieser erwärmt den Thyristor. Dieser radikale Schutz darf also wirklich nur im Notfall auslösen um Überspannungen ab zu bauen.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Wie wäres ohne brutalität ..
Mach doch einen Leistungsmosfet als Schalter in die Plusleitung rein. Irgendwo war mal so ne Schaltung, CQDL oder Funkamateuer.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Es gibt auch sowas wie Transildioden...

Wenn es nur kurze Nadelimpulse sind, dann zwischen Thyristor und Sicherung eine Transildiode, welche die Spannungsspitzen fängt. Die Sicherung ist thermisch zu träge, dass da was auslöst.

Sind die Spannungen über 16 Volt länger als 1-2 ms, so taugt das Ladegerät nichts. Der Akku sollte das alles wegschlucken mit seinem geringen Innenwiderstand.

vy 73!

Sven


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
z.B. sowas:
http://www.mikrocontroller.net/topic/269642


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Crowbar würde ich auch nur ins Netzteil einbauen, nicht in die Funke. Da kannst du alles optimal auslegen und riskierts auch keine Kabelbrände durch Kurzschluss...


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Okay, danke für die Tips. Ich denke ich werde es mit mehreren Stufen versuchen. Die Crowbar nehme ich dann immer noch am Anfang, aber lasse diese erst ab ca. 40V/-40V auslösen. Wieso sollte dadurch ein Kabelbrand entstehen können? Die Leitungen sind doch immer so dimensioniert, dass die Glühsicherung der schwache Punkt ist. Diese Schaltung ist allerdings die letzte Rettung, wenn mal jemand auf die Idee kommt 230V auf den 12V Eingang zu geben.

Als zweite Stufe, werde ich einen Verpolschutz mit einem P-Ch Mosfet bauen. Dafür überlege ich einfach 4 Stück IRF4905 (RDSon = 0,02 Ohm) parallel zu schalten. Dabei entsteht rechnerisch ein Verlust von 0,075V bei 15A. Also nicht mal 0,3 Watt pro Mosfet, das sollte dann recht kühl bleiben.

Danach kommt ein Überspannungsschutz, welcher von einem AT-Mega8 gesteuert wird. Dieser übernimmt dann gleichzeitig eine LED-Balkenanzeige für den Akkustand/Spannungsstatus. Zum Schalten nehme ich wieder 4 mal den IRF 4905. Eine Abschaltung bei Unterspannung um Akkus vor zu tiefer Entladung zu bewahren ist so auch möglich. Gleiches für überlastete Netzteile, der plötzliche Spannungseinbruch kann erkannt werden und dann wird abgeschaltet. Da der Mega8 bis zu 15kSPS schafft wäre die theoretische maximale Reaktionszeit bei Überspannung unter 133µs wenn ein Interrupt verwendet wird. Ab 15,5V lasse ich dann einfach sofort abschalten.

Zu Schluss noch eine Transildiode mit 18V.

Damit sollten die Geräte gut geschützt sein, bei kleinen Überspannungen oder Verpolung passiert gar nichts. Bei größeren Fehlern (Netzteil geht über 40V / direkter Anschluss an 230V) wird halt brutal kurz geschlossen und damit die Eingangssicherung zerstört.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]
Sind die Spannungen über 16 Volt länger als 1-2 ms, so taugt das Ladegerät nichts. Der Akku sollte das alles wegschlucken mit seinem geringen Innenwiderstand.
[/quote]

Es war auch der Akku defekt. Der neue Akku (AGM) schluckt die Ladeimpulse ohne Probleme weg. Das "Problem" mit den simplen Crowbar ist, dass die sehr schnell ist. Ich habe nach gemessen und bin auf 10ns gekommen, bei 16,2V. Das löst bei einem 10A Ladegerät + kaputtem Bleiakku natürlich leicht mal aus.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Kabelbrand: Netzteil spinnt rum , deine Kiste löst Kurzschluss aus, Sicherung im Netzteil kommt aber nicht weil falscher Wert drinnen ist und alles schmort munter vor sich hin :)
Damit muss man bei "Eigenbaunetzteilen" rechnen...hab so Kracher auch schon von Ebay bekommen..

Deshalb lieber eine " Ich mag das so nicht" Schaltung als ein Kurzschluss ;)


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Mal ein kurzes Statusupdate. Mein derzeitiger Plan:

Zum Schalten und als Verpolschutz nehme ich eine Parallelschaltung von jeweils 4 mal IRF4905. Der hat einen R von 20mOhm (voll geschaltet, 4 parallel dann 5mOhm) und sperrt bis 55V.

Die Verlustleistung bei 15A beträgt demnach: 15A*0,005 Ohm = 0,075V * 15A = 1,125W
Das sind dann pro MOSFET: 0,281W. Verpolschutz und Überspannungsschutz gemeinsam verheizen dann 2,25W. Das sollte auch ohne große Kühlung leicht in ein kleines Gehäuse passen. Zumal ein Funkgerät ja nicht dauerhaft sendet.

Als Steuerung werde ich einen Atmel Mega8 nehmen. Der erfüllt dann direkt die Aufgabe mehrerer Zeitsteuerungen:
Ein schalten erst wenn mehrere Sekunden die Spannung im grünen Bereich ist (entlastet die Steckkontakte)
Abschaltung bei Überspannung, mit optionaler Speicherung (muss von Hand wieder auf ein gesetzt werden)
Abschaltung bei Unterspannung, mit optionaler Speicherung (Akkuspannung erholt sich führt dann nicht zum wieder ein schalten)
Automatische Abschaltung nach langer Zeit (Schutz wenn Akku nicht abgeklemmt wurde vor sinnloser Entladung)

Wenn es noch passt zusätzlich noch:
USB Schnittstelle (Konfiguration und Messwerte via PC/Laptop)
ACS712 Stromsensor (Überstromabschaltung, Zähler für verbrauchte Akkukapazität)
Temperatursensor (Schutz vor Überhitzung)

Sehr schnelle Spannungsspitzen werden durch eine Transildiode (18V) abfangen. Nach wenigen ms über 16V schaltet der Mega8 über die MOSFETs aus.

Wenn ich einen Prototypen fertig habe stelle ich den hier natürlich vor.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Hi

Der Atmel hat dann ne eigene Batterie drinnen ?
Als Schaltverzögerung wird wohl auch 1 Sekunde reichen.
Ist auch ne Alarm Tröte (Piezo) geplant ? Könnte man dann bei Unterspannung oder Verpolung anwerfen. Dann könnte man auch noch das QSO zu Ende bringen..plötzlich Akku aus finde ich doof.
Achte auch drauf das der Atmel keine HF auf die Pins bekommt..das mag der nicht. Akkuspannungsmessung könnte dann auch spinnen.

73 de DL3FOX Uwe


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Als Steuerung werde ich einen Atmel Mega8[/quote]

Denk dran die Mosfet's mit einem Treiber anzusteuern, denn beim schalten fliesen auch am Gate hohe Ströme, die der Atmel nicht liefern kann. Beim umschalten kommt es dann unweigerlich zu hohen Schaltverlusten die der Schalt-Transistor gar nicht mag.

73
Dirk


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
Da seh ich kein Problem wenn man 2 A fürn RX umschaltet...der Pic bei mir kann 25 mA dauer liefern. Hab dann einfach 100 Ohm aufs Gate geschaltet.
Da werden dann die 1nF Gate mit (kurzzeitig) 50mA aufgeladen. Sollte langen.


  
 
 Betreff des Beitrags: Re: Überspannungsschutz Auslöseschwelle
[quote]Zum Schalten und als Verpolschutz nehme ich eine Parallelschaltung von jeweils 4 mal IRF4905. Der hat einen R von 20mOhm (voll geschaltet, 4 parallel dann 5mOhm) und sperrt bis 55V.

Die Verlustleistung bei 15A beträgt demnach: 15A*0,005 Ohm = 0,075V * 15A = 1,125W
Das sind dann pro MOSFET: 0,281W. Verpolschutz und Überspannungsschutz gemeinsam verheizen dann 2,25W. Das sollte auch ohne große Kühlung leicht in ein kleines Gehäuse passen. Zumal ein Funkgerät ja nicht dauerhaft sendet.[/quote]

Das hörte sich für mich an, als ob da mehr Strom fliest.
Aber wenn er schon auf dem Niveau arbeitet, wird er wissen was er da macht.

@Uwe: hast du schon Ausfälle des µC wenn du ein mechanisches Relais geschaltet hast?
Liest man öfter das da die Atmels aus steigen.

73
Dirk


  
 

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