Quelltext der Seite Verpolungsschutz

Ein Verpolungsschutz wird in der Spannungsversorgung eines Verbrauchers (Gerätes) eingesetzt. Die Schutzschaltung verhindert entweder die falsche Polarität oder begrenzt den durch diese Verpolung entstehenden Schaden.


== Verpolungsschutz mit Dioden ==

[[Bild:VerpolD1.GIF|thumb|Einfacher Verpolungsschutz mit Diode]]
* Variante 1: Eine [[Diode]] wird in Reihe mit der Versorgungsspannung geschaltet.
** Funktion: Bei Verpolung sperrt die Diode, der Verbraucher erhält keinen Strom.
** Vorteil: Nur eine Diode.
** Nachteil: Für die Diode müssen Verlustleistung, Spannungsabfall sowie Durchlaßstrom beachtet werden. 

[[Bild:VerpolD2.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit Diode und Sicherung]]
* Variante 2: Eine Diode wird antiparallel zur Versorgungsspannung geschaltet, zusätzlich wird eine Sicherung in die Zuleitung eingefügt.
** Funktion: Bei Verpolung schließt die Diode die Versorgungsspannung kurz. Die Sicherung spricht an und verhindert den echten Kurzschluss sowie das Durchbrennen der Diode.
** Vorteil: Bei korrekter Polung hat die Schutzschaltung keinen Einfluß auf den Rest der Schaltung.
** Nachteil: Bei Verwendung von normalen Sicherungen ist nach einer Verpolung ein Wechsel notwendig.

[[Bild:VerpolD3.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit TVS und Sicherung]]
* Varinate 2b: wie Variante 2, nur statt einer normalen Diode wird ein unipolarer Überspannungsschutz (engl.: ''transient voltage suppressor'' '''TVS'''; z.B. 1.5KE12A) benutzt.
** Vorteil: bietet zusätzlichen Schutz vor zu hoher Spannung.
** Nachteil: teurer als normale Diode
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== Verpolungsschutz mit MOSFETs ==

Für den Verpolungsschutz mit einem [[Feldeffekttransistor|MOSFET]] wird der FET andersherum als sonst üblich benutzt, also beim N-Kanal-FET mit Drain zur negativen Seite der Spannungsquelle. Anfangs fließt der Strom über die interne Diode im MOSFET. Wenn etwa 2-4 V erreicht sind, leitet dann zusätzlich der eigentliche MOSFET. Für Spannungen, die sicher unter etwa 20V liegen (maximale Gate-Source-Spannung), kann man auf die Diode, Zenerdiode und den Widerstand verzichten.

[[Bild:VerpolungsschutzNFet.png|thumb|Verpolungsschutz mit N-MOSFET]]
* Variante 1: n-Kanal-MOSFET in Reihe mit der negativen Spannungsversorgung (GND)
** Vorteil: sehr geringer Spannungsabfall, Überspannung kann zur Quelle abgleitet werden
** Nachteil: Mindestspannung ca. 4 V, mit Logic-Level-FETs ca. 2 V.
** Nachteil: Ein [[Kondensator|Elko]] in der Schaltung bietet keinen Schutz vor Spannungseinbrüchen auf der Versorgungsseite.
** Nachteil: Hoher Stromverbrauch bei Spannungen über etwa 20 V.
** Nachteil: Oft teurer als Diodenlösung.

* Variante 2: p-Kanal-MOSFET in Reihe mit der positiven Spannungsversorgung 
** Vorteil: wie Variante 1
** Nachteile: wie Variante 1, Logic-Level-FETs selten, oft teurer als N-MOSFET


== Verpolungsschutz mit anderen Bauteilen ==

* Variante 1: Vorgeschalteter Brückengleichrichter.
** Funktion: siehe [[Gleichrichter]]
** Vorteil: Es liegt immer die richtige Polarität am Verbraucher an, auch wenn beim Anschluss die Leitungen vertauscht werden. 
** Vorteil: Verträgt auch Wechselstrom als Speisequelle. 
** Nachteil: Spannungsabfall (ca. 1.4 V) und Verlustleistung am Brückengleichrichter
** Nachteil: Schaltungsmasse (GND) ist um 0,7V potentialverschoben zu der Versorgungsspannung.

* Variante 2: [[Relais]] schaltet mit Hilfe einer Diode die Versorgungsspannung zum Verbraucher.
** Vorteil: Kaum Spannungsabfall an den Schaltkontakten.
** Nachteile: Aufwendig. Zusätzliche Verlustleistung in der Relaisspule. Kein Schutz vor Pulsen mit falscher Polung.

* Variante 3: Ähnlich wie mit MOSFET, aber mit normalem Transistor
** Vorteile: für Spannungen ab ca. 1 V möglich, kleiner Spannungsabfall (<100mV), ggf. auch als Strombegrenzung
** Nachteile: Stromverbrauch (Basistrom), Schutz nur bis etwa 5V, ggf. etwas Leckstrom

* Variante 4: Spannungsregler mit integriertem Verpolungsschutz (z.B. LM2931)
** Vorteile: keine extra Bauteile
** Nachteile: nur wenige, eher teure Regeler bieten diese Funktion, Elko vor dem Regler ist nicht geschützt


== Links ==
[http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8203-D.PDF Schutz mit MOSFETS (englisch)] ... Entweder funtioniert der Link nicht oder ist extrem langsam (williwilli - 21.10.2009)


== Autor ==
--[[Benutzer:Williwilli|Williwilli]] 14:54, 11. Dez 2008 (CET)
 [[Kategorie:Grundlagen]]
 [[Kategorie:Elektronik]]
 [[Kategorie:Praxis]]