Überspannungsschutz per Diode?

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10_BGS
Stammgast
#1 erstellt: 09. Jun 2010, 05:51
Hi,

ich bräuchte mal etwas Unterstützung. Und zwar habe ich seit ein paar Jahren diesen Verstärker Amp3 an einer Solar-Inselanlage im Einsatz. Neulich ist er leider kaputt gegangen. Die Ursache kenne ich nicht, könnte mir aber vorstellen, dass der Laderegler im System (nicht das allerhochwertigste Modell) Schweinereien macht und eine zu hohe Spannung auf die Leitung gelassen hat. Dafür spricht, dass der Defekt gegen Mittag auftrat und somit am Solarmodul einiges an Spannung angelegen haben dürfte. Gemessen habe ich sie in dem Moment aber leider nicht.
Für den Fall, dass ich mit meiner Vermutung nicht auf dem Holzweg sein sollte wollte ich wissen, was es für Möglichkeiten gäbe den neuen Verstärker in Zukunft vor diesem Problem zu schützen. Laut Hersteller wären maximal 14,7 Volt erlaubt.
Gibt's beispielsweise Dioden die eine Durchbruchspannung von 14 - 14,5 Volt besitzen und die man parallel zur Versorgungsspannung schalten könnte?
Über ein paar Vorschläge würde ich mich sehr freuen.

Grüße,
10 BGS.
Böötman
Inventar
#2 erstellt: 09. Jun 2010, 06:02


[Beitrag von Böötman am 09. Jun 2010, 06:11 bearbeitet]
10_BGS
Stammgast
#3 erstellt: 09. Jun 2010, 09:51
Danke für den Link, das hat mir weitergeholfen.
Wenn ich nun bei Reichelt schaue finde ich diese Z-Diode:
http://www.reichelt....a224bd33c4cd911831da
Vier davon in Reihe sollten damit zu dem Effekt führen, den ich mir wünsche. Bleibt noch der benötigte Vorwiderstand abzuschätzen.

Ciao!
Böötman
Inventar
#4 erstellt: 09. Jun 2010, 10:29
Bei Reichelt gibts auch 13V Z-Dioden.
10_BGS
Stammgast
#5 erstellt: 09. Jun 2010, 10:42
Da hast du natürlich recht. Aber der Laderegler sollte den angeschlossenen Bleiakku der Anlage doch bis auf über 13 V laden, soweit ich weiß. Und ich will natürlich mit der Durchbruchspannung der Diode knapp über diese Ladegrenze. Sonst wäre dieses, ich nenne es mal "Überströmventil", nicht nur im Notfall (Spannung > 14,7 V) offen, sondern auch sonst desöfteren. Deswegen erschienen mir die 14,4 V die sich bei der Vierer-Kombi rechnerisch ergeben passender.

Danke & Gruß,
10 BGS.
Böötman
Inventar
#6 erstellt: 09. Jun 2010, 12:07
Achso, Ich dachte das lediglich der Amp geschützt werden soll und nicht der angeschlossene Akku...
Und du bist dir sicher das der Amp die knappen 15 V sicher verträgt???

Edit: Laut Bda verträgt der Amp Max 14,7V also sind deine 14,4V an sich OK.


[Beitrag von Böötman am 09. Jun 2010, 12:10 bearbeitet]
rille2
Inventar
#7 erstellt: 09. Jun 2010, 12:56
Eine Z-Diode allein reicht je nach Leistung wahrscheinlich nicht aus. Schau dir auch mal http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powzen.htm an.

Der Überspannungsschutz muss vor den Verstärker und nach Laderegler und Akku. Er soll ja nicht den Akku schützen sondern nur den Verstärker
Kay*
Inventar
#8 erstellt: 09. Jun 2010, 14:06
1. es ist nicht "schön" mit Zenerdioden die Leistung abzuführen

2. ich würde keinen Widerstand zur Strombegrenzung einsetzen,
sondern einen Polyswitch oder gar per Sicherungsautomat
abschalten (Zenerdiode schützen)

3. keine Zenerdiode hat den "aufgedruckten" Wert, es sei
denn man betreibt sie entsprechend Datenblatt.
Also würde ich mit Transistoren eine einstellbare ZD aufbauen
(
Stichworte
Parallel-Stabilisierung
Zenerdioden-Ersatzschaltung
ClassA-Stabilisierung
einstellbare Zenerdiode
usw.
suchen macht schlau
)
tiki
Inventar
#9 erstellt: 09. Jun 2010, 18:26
Hallo,

entweder, wie es sein soll, einen Parallelchopper (der Kurzschlussstrom des Paneels wird per PWM verbraten),
oder schlechter, einen Linearregler, der die Eingangsspannung auf ungefährliche Werte begrenzt. Allerdings muß der Linearregler die Verlustleistung (Upanel-Uamp)*Iamp auch im Wurst-Käsefall anstandslos in Wärme umsetzen. Der Parallelchopper verbrät thermisch ideal nur Schaltverluste, die Leitungsverluste sind minimal. Daher sind die Chopper in einfachen Reglern auch meist ungekühlt.
Zenerdiode würde ich vermeiden, schlaft mal drüber!
10_BGS
Stammgast
#10 erstellt: 09. Jun 2010, 18:48
Hi,


rille2 schrieb:

Der Überspannungsschutz muss vor den Verstärker und nach Laderegler und Akku. Er soll ja nicht den Akku schützen sondern nur den Verstärker ;)


Nicht anders war's gedacht.

@Kay*:

1. Mit nicht "schön" könnte ich leben, solange der Verstärker beim nächsten solchen Ereignis überlebte. Dass es nicht früher geschah bedeutet im Umkehrschluß, dass die Dioden in Zukunft auch nicht regulär Verlustleistung abführen müssten.

2. Ich könnte in der Tat über eine Schmelzsicherung nachdenken statt eines Vorwiderstands. Für einen ganzen Sicherungsautomaten o. ä. fehlt in dem Minigehäuse jedoch der Platz.

3. Ich möchte mit meiner Aufmerksamkeit aus Zeitmangel etwas haushalten. Deswegen werde ich das mit den vier Zenerdioden in Reihe mal an einem Labornetzteil ausprobieren (+ ein paar extra um verschiedene Kombinationen testen zu können). Tiefer in die Materie einzutauchen würde ich zunächst bis zum Mißerfolgsfall zurückstellen.
Zumal ja gar nicht 100%ig sicher ist, dass der Grund für den Defekt überhaupt auf Überspannung zurückgeht. Ich muß halt etwas raten, weil sich die Solaranlage im "Urlaubsdomozil" befindet und ich nicht mal eben ran kann.

@tiki: Läuft das was du vorschlägst auf eine IGBT-Lösung hinaus? Klingt für mich Laien als würde man 'ne Luftmatratze mit GPS-Navigation pimpen.

Also jedenfalls vielen Dank euch vieren für die Vorschläge.
Falls gewünscht könnte ich den Fortgang hier gerne posten, hab aber den Verdacht dass diese Simpel-Reparatur nicht wirklich jemanden hinter dem Ofen hervorlockt.

Grüße!
tiki
Inventar
#11 erstellt: 10. Jun 2010, 09:32
Hallo,

nicht IGBT, sondern Mosfet, z.B. gesteuert durch eine Schaltung mit LM324, so war es, wie geschrieben, in einfachsten Solarladereglern schon vor vielen Jahren zu finden. Suche nach entsprechenden Schaltungen, gibt es in Büchern über Photovoltaik und sicher reichlich im Netz.

Wegen DC verlöschen etwaige Funkenüberschläge nicht selbst, zusätzlich liefert das Modul ständig Energie nach. Das Brandrisiko ist nicht zu unterschätzen.

Denk nach, was unter diesem Gesichtspunkt von den Alternativvorschlägen zu halten ist!
10_BGS
Stammgast
#12 erstellt: 10. Jun 2010, 11:40
Hi,

ich hab mir die Beiträge hier nochmal durchgelesen und stelle fest, dass man fälschlicherweise den Eindruck bekommen könnte ich wollte am Solarsystem als solchem bzw. am Laderegler herumbasteln. Dem ist nicht so. Wonach ich suchte war eine zusätzliche einfache Sicherungsmaßnahme im Endstufengehäuse. Sollte ich zu dem Schluß kommen, dass der Laderegler richtig Quatsch baut, dann wird der selbstverständlich ausgetauscht. Daran herum zu operieren wäre mir in der Tat zu gefährlich und ich gedenke sicher nicht durch unsachgemäße Basteleien Brandrisiken in Kauf zu nehmen. Insofern werden die hier geäußerten Bedenken von mir durchaus ernst genommen.

Danke & Gruß,
Simon.
Bertl100
Inventar
#13 erstellt: 12. Jun 2010, 10:52
Hallo Simon,

meiner Meinung nach wäre eine Transil-Diode (auch Suppresordiode genannt, oder TVS-Diode) geeignet.
Das ist sowas wie eine Zenerdiode, aber eben auf das Verbraten hoher Pulsleistungen extra ausgelegt.
Also genau als Überspannungsschutz entwickelt.
Zusätzlich noch vor die (parallel zum Verstärker geschaltete Transildiode) eine geeignete Sicher (Polyswitch wurde schon genannt).

Die Frage ist, wie viel Luft du hast.
Du brauchst für so eine Schutzdiode einen "Korridor".
Also maximale Betriebsspannung des Verstärkers oben, und maximale "normale" Ausgangsspannung des Solarmoduls.
In diesen Korridor muß die Transildiode "passen".
Und da braucht man dann doch relativ viel Luft.

Sowas z.b.:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/1N6267A-D.PDF
Die 1.5KE15A kann bei bis 14.3V DC Dauer betrieben werden.
Wenn dann aber viel Strom getrieben wird vom Solarmodul, dann können bei 71A bis zu 21.2V an der Diode anliegen.

Gruß
Bernhard
tiki
Inventar
#14 erstellt: 12. Jun 2010, 11:55
Hallo,

Bertl100 schrieb:
Pulsleistungen

Genau dies disqualifiziert eine TVS-Diode für den Anwendungsfall, es sei denn, tatsächlich nur peaks (ESD, surge) führen zu den Ausfällen, was der TE aber nicht beschrieb.
Bertl100
Inventar
#15 erstellt: 12. Jun 2010, 12:06
Hallo,

da hast du im Prinzip recht.
Aber wenn die Überspannung länger anliegt, fliegt entweder die Sicherung, oder die TVS-Diode legiert durch.
Dann fliegt auch die Sicherung.
Ich denke, die Endstufe wäre in jedem Fall geschützt (sofern sie zumindest 18 oder 20V aushält).
Die Diode muß halt dann getauscht werden.

Aber vermutlich ist es in der Tat besser einen Abwärtswandler zu verwenden.

Gruß
Bernhard
tiki
Inventar
#16 erstellt: 12. Jun 2010, 14:46

Bertl100 schrieb:
oder die TVS-Diode legiert durch.

Sicher? Ich habe schon reichlich explodierte Halbleiter gesehen, darunter auch per Schmelzsicherung vermeintlich geschützte. Wer garantiert das Verhalten (open/short) im Ernstfall?
Im Übrigen würde ich Simon zu einem zuverlässigeren Laderegler raten, dan kann man an einem einstellbaren Netzteil vor Einbau auch oberflächlich testen. Damit bekämpft man nicht die Symptome, sondern die Ursache - wenn es denn der Laderegler tatsächlich sein sollte.
rebel4life
Inventar
#17 erstellt: 13. Jun 2010, 10:49
Jeder Transistor ist schneller als eine Sicherung.

->Ich würde entweder einen Schaltregler davor setzen oder schlichtweg ne andere Endstufe nehmen.

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tpa3100d2.html

Mit dem will ich mir demnächst nen kleinen Verstärker aufbauen.

MFG Johannes
10_BGS
Stammgast
#18 erstellt: 30. Jul 2010, 08:15
Hi,

wollte mich nochmal melden, um vom Fortgang zu berichten.
Ich hatte mit einer paar Zener-Dioden-Kombinationen + 0,5 Ohm Vorwiderstand herumprobiert, was nicht allzu gut funktioniert hatte. Das Durchbruchverhalten der Teile (vielleicht aufgrund der Kombination mehrerer) war immer eher ein allmähliches als quasi schlagartig. Dadurch stieg die Spannung am Lastwiderstand (als Verstärkersubstitut) zwar langsamer, aber dennoch kontinuierlich mit wachsender Versorgungsspannung an. Bei entsprechender Anpassung hätte es nichtsdestotrotz bewirkt, dass ich zumindest ein Volt an Spielraum nach oben gewonnen hätte, ohne die Dioden zu überlasten.
Dass der Absatz im Konjunktiv formuliert ist liegt nun daran, das es mir nicht gelungen ist den alten Verstärker zu reparieren. Der Versuch den vielbeinigen Tripath-Chip auszutauschen hat meine Lötmöglich- und Fähigkeiten offenbar etwas überstiegen. Daher habe ich mir den Bausatz nochmal neu bestellt, was aber ebenfalls nicht funktioniert hat. Woran's bei dem Versuch gescheitert ist, bleibt mir schleierhaft. Scheiße!
Jedenfalls habe ich mir nun dieses Teil bestellt:
http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=1138
Mal sehen wann es ankommt.

Grüße, und danke für die Hilfe!
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