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| − | 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.
| + | #redirect [[Schutzschaltungen]] |
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| − | == Verpolungsschutz mit Dioden ==
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| − | [[Bild:VerpolD1.GIF|thumb|Einfacher Verpolungsschutz mit Diode]] | + | |
| − | * Variante 1: Eine [[Diode]] wird in Reihe mit der Versorgungsspannung geschaltet.
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| − | ** Funktion: Bei Verpolung sperrt die Diode, der Verbraucher erhält keinen Strom.
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| − | ** Vorteil: Nur eine Diode.
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| − | ** Nachteil: Für die Diode müssen Verlustleistung, Spannungsabfall sowie Durchlaßstrom beachtet werden.
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| − | [[Bild:VerpolD2.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit Diode und Sicherung]]
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| − | * Variante 2: Eine Diode wird antiparallel zur Versorgungsspannung geschaltet, zusätzlich wird eine Sicherung in die Zuleitung eingefügt.
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| − | ** Funktion: Bei Verpolung schließt die Diode die Versorgungsspannung kurz. Die Sicherung spricht an und verhindert den echten Kurzschluss sowie das Durchbrennen der Diode.
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| − | ** Vorteil: Bei korrekter Polung hat die Schutzschaltung keinen Einfluß auf den Rest der Schaltung.
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| − | ** Nachteil: Bei Verwendung von normalen Sicherungen ist nach einer Verpolung ein Wechsel notwendig.
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| − | [[Bild:VerpolD3.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit TVS und Sicherung]]
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| − | * Varinate 2b: wie Variante 2, nur statt einer normalen Diode wird ein unipolarer Überspannungsschutz (engl.: ''transient voltage suppressor'' '''TVS'''; z.B. 1.5KE12A) benutzt.
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| − | ** Vorteil: bietet zusätzlichen Schutz vor zu hoher Spannung.
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| − | ** Nachteil: teurer als normale Diode
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| − | == Verpolungsschutz mit MOSFETs ==
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| − | Für den Verpolungsschutz mit einem [[Feldeffekttransistor|MOSFET]] wird der FET in der Schaltung anders 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.
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| − | [[Bild:VerpolPFET.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit p-MOSFET]]
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| − | * Variante 1: p-Kanal-MOSFET in Reihe mit der positiven Spannungsversorgung
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| − | ** Vorteil: sehr geringer Spannungsabfall, Überspannung kann zur Quelle abgleitet werden
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| − | ** Nachteil: Mindestspannung ca. 4 V, mit Logic-Level-FETs ca. 2 V.
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| − | ** Nachteil: Ein [[Kondensator|Elko]] in der Schaltung bietet keinen Schutz vor Spannungseinbrüchen auf der Versorgungsseite.
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| − | ** Nachteil: Etwas Stromverbrauch (z.B. 0,1 mA) bei Spannungen über etwa 20 V.
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| − | ** Nachteil: Oft teurer als Diodenlösung.
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| − | ** Nachteil: Logic-Level-FETs selten, oft teurer als n-MOSFET
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| − | [[Bild:VerpolNFET.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit n-MOSFET]]
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| − | * Variante 2: n-Kanal-MOSFET in Reihe mit der negativen Spannungsversorgung (GND)
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| − | ** Vorteil: wie Variante 1
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| − | ** Nachteile: wie Variante 1
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| − | [[Bild:VerpolungsschutzNFet.png|Verpolungsschutz mit n-MOSFET]]<br/>
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| − | Reale Schaltung für einen Verpolungsschutz mit einem n-MOSFET. Für Spannungen, die sicher unter etwa 20 V liegen (maximale Gate-Source-Spannung), kann man auf die Diode, Zenerdiode und den Widerstand verzichten.
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| − | == Verpolungsschutz mit anderen Bauteilen ==
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| − | * Variante 1: Vorgeschalteter Brückengleichrichter.
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| − | ** Funktion: siehe [[Gleichrichter]]
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| − | ** Vorteil: Es liegt immer die richtige Polarität am Verbraucher an, auch wenn beim Anschluss die Leitungen vertauscht werden.
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| − | ** Vorteil: Verträgt auch Wechselspannung.
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| − | ** Nachteil: Spannungsabfall (ca. 1.4 V) und Verlustleistung am Brückengleichrichter
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| − | ** Nachteil: Schaltungsmasse (GND) ist um 0,7V potentialverschoben zu der Versorgungsspannung.
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| − | [[Bild:VerpolRel.GIF|thumb|Verpolungsschutz mit Relais]]
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| − | * Variante 2: [[Relais]] schaltet mit Hilfe einer Diode die Versorgungsspannung zum Verbraucher.
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| − | ** Vorteil: Kaum Spannungsabfall an den Schaltkontakten.
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| − | ** Nachteile: Zusätzliche Verlustleistung in der Relaisspule. Durch Trägheit des Relais kein Schutz vor Pulsen mit falscher Polung.
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| − | * Variante 3: Ähnlich wie mit MOSFET, aber mit normalem Transistor
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| − | ** Vorteile: für Spannungen ab ca. 1 V möglich, kleiner Spannungsabfall (<100mV), ggf. auch als Strombegrenzung
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| − | ** Nachteile: Stromverbrauch (Basistrom), Schutz nur bis etwa 5V, ggf. etwas Leckstrom
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| − | <br/>
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| − | * Variante 4: Spannungsregler mit integriertem Verpolungsschutz (z.B. LM2931)
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| − | ** Vorteile: keine extra Bauteile
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| − | ** Nachteile: nur wenige, eher teure Regeler bieten diese Funktion, Elko vor dem Regler ist nicht geschützt
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| − | == Links ==
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| − | [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)
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| − | == Autor ==
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| − | --[[Benutzer:Williwilli|Williwilli]] 14:54, 11. Dez 2008 (CET)
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| − | [[Kategorie:Grundlagen]]
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| − | [[Kategorie:Elektronik]]
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| − | [[Kategorie:Praxis]]
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