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Das Ergänzen ist also ausdrücklich gewünscht! Besonders folgende Dinge würden noch fehlen: Was Euch noch dazu einfällt |
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.
Inhaltsverzeichnis
Verpolungsschutz mit Dioden
- 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 nötig.
- Nachteil: Verlustleistung, Spannungsabfall, Durchlaßstrom der Diode müssen beachtet werden.
- Variante 2: Eine Diode wird antiparallel zur Versorgungsspannung geschaltet. Zusätzlich eine Sicherung in der Zuleitung.
- Funktion: Bei Verpolung schließt die Diode die Versorgungsspannung kurz. Die Sicherung spricht an und verhinder 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.
- Varinate 2b: wie Variante 2, nur statt einer normalen Diode wird eine unipolarer Überspannungsschutz (z.B. 1.5KE12A) benutzt.
- Vorteil: bietet zusätzlichen Schutz vor zu hoher Spannung.
- Nachteil: teurer als normale Diode
Verpolungsschutz mit MOSFETs
Für den Verpolungsschutz mit einem 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 (maximale Gate-Source Spannung) sind kann man auf die Diode, Zenerdiode und den Widerstand verzichten.
- Variante 1: n-Kanal-MOSFET in Reihe mit der negativen Spannungsversorgung (GND)
- Vorteil: sehr geringer Spannungsabfall, Überspannung kann zur Quelle abgleitet werden
- Nachteile: Mindestspannung ca. 4 V, mit Logic-Level Fets ca. 2 V, ein Elko in der Schaltung bietet keinen Schutz vor Spannungseinbrüchen auf der Batterieseite, Stromverbrauch bei Spannungen über etwa 20 V, oft teurer als Diode
- 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
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--Williwilli 14:54, 11. Dez 2008 (CET)