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DC-Einschaltstrombegrenzer f√ľr 8-40V/max. 5A

Technische Beschreibung Einschaltstrombegrenzer
Technische Beschreibung Einschaltstrombegrenzer

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Allgemeines

Einschaltstrombegrenzer f√ľr Gleichspannung finden ihre Verwendung, um im Einschaltmoment vor hohen Pulsstr√∂men zu sch√ľtzen. Denn schon beim Laden von Kondensatoren im Bereich um die 1000 uF k√∂nnen im Einschaltmoment kurzzeitig Str√∂me vom 10‚Äď20 Fachen des eigentlichen Nennstroms flie√üen. Um ein Ausl√∂sen vorgeschalteter Sicherungen zu verhindern und um hohe Pulsbelastungen f√ľr die eingebauten Kondensatoren fern zu halten, kommt diese DC-Einschaltstrombegrenzung zum Einsatz.

Einschaltstrombegrenzer bzw. Einschaltoptimierer, finden in der Wechselstromtechnik bereits h√§ufig Verwendung. Bei Elektronischen Schaltkreisen kommt es ebenso wie bei der 230V – Ger√§ten oft zu hohen Einschaltstr√∂men. Das liegt mei√üt daran, dass Elektronische Ger√§te intern mit Gleichspannung arbeiten und hierf√ľr Kondensatoren im Netzteil f√ľr Spannungsversorgung verbaut werden, diese wirken beim¬† Einschalten wie ein Kurzschluss und sind somit f√ľr die hohen Einschaltstr√∂me verantwortlich.

Dessen Kurzschlussstrom h√§ngt von der G√ľte (ESR = √§quivalenter Reihenwiderstand), sowie von der Leistungsf√§higkeit der speisenden Quellen und der Impedanz der Verbindungsleitungen ab.

So k√∂nnen bereits bei kleinen Kapazit√§ten um die 1000uF Einschaltstr√∂me um die 100A flie√üen. Dieser Strom flie√üt zwar nur f√ľr den Bruchteil einer Sekunde, aber teilweise schon lang genug, um u. U. vorgeschaltete Sichergegangen zum Ausl√∂sen zu bringen.

Dieses Verhalten findet sich h√§ufig bei Ger√§te mit l√§ngsgeregelte Netzger√§ten wie Audio- Endstufen mit hoher Leistung usw. ‚Äď im Prinzip jedes Ger√§t mit gro√üen internen Kapazit√§ten.

Ein hoher Einschaltstrom hat prinzipiell erst mal keinen negativen Einfluss auf den Betrieb dieser Ger√§te. Der Ger√§teentwickler muss sich aber dem Problem annehmen und es bei der Entwicklung im Auge behalten. Zum einen muss verhindert werden, dass eine vorgeschaltete Sicherung im Einschaltmoment ausl√∂st und zum anderen wirken sich hohe Pulsstr√∂me negativ auf die Lebensdauer der verbauten Kondensatoren aus. Das Ausl√∂sen der Sicherung lie√üe sich nat√ľrlich dadurch verhindern, dass einfach der Sicherungswert erh√∂ht wird, dann ist aber die Schutzfunktion der Sicherung f√ľr den laufenden Betrieb oft nicht mehr ausreichend gegeben. Deshalb wird in vielen Schaltungen eine Einschaltstrombegrenzung f√ľr den DC-Zweig entwickelt und eingebaut.

Es gibt mehrere M√∂glichkeiten den Einschaltstrom zu begrenzen, die h√§ufigste ist der Einsatz eines NTC‚Äôs, der nach einer Zeit mit einem Relais oder eine FET √ľberbr√ľckt wird.

Die hier beschriebene Schaltung m√∂chte eine rein elektronische L√∂sung vorstellen, in der auf Mechanische Komponenten verzichtet werden kann, indem ein FET (Feld-Effekt-Transistor) die Aufgabe eines geregelten Wiederstandes √ľbernimmt, der nur im Einschaltmoment wirkt.

Die Aufgabe besteht darin, den FET so anzusteuern, dass damit sein Drain-Source-Widerstand dem geforderten Verlauf folgt.

Schaltungsbeschreibung

Der T1 ist ein P-Kanal MOS-FET (Metalloxid-FET) der eingesetzte Typ verhält sich so, dass bei einer Gate-Source-Spannung von 0 V der Transistor sperrt, also hochohmig ist.

Wird die Spannung negativ, wird also die Gate-Spannung kleiner als die Source-Spannung, beginnt der FET ab der Pinchoff Voltage (Schwellenspannung) zu leiten.

Um ein langsames Einschalten des MOS-FETs zu erreichen, darf die Gate-Source-Spannung nur langsam negativer werden.

Das langsame Aufladen des Kondensators bewirktalso¬† ein langsames ansteigen der Kondensatorspannung, was wiederum zu einem langsamen Absinken der Gate-Spannung f√ľhrt. Dies wird durch eine RC-Schaltung aus C 1 und R 1 erreicht

Der Einfluss der zweiten RC-Kombination aus R 2 und C 2 wirkt dem Absinken des Gate-Potenzials ebenfalls entgegen, dies wirkt sich zu beginn jedoch nur gering aus.

Modul Anschl√ľsse

Technische Daten

Eingangsspannung:¬†¬† 8 ‚Äď 40 VDC
Max. Laststrom:          5 A
Anstiegszeit:                 10 ms bis 50 ms, typ. 13 ms @ 24 V
On-Widerstand:         max. 50 mOhm, typ. 20 mOhm @ 24 V
Verlustleistung:          max. 1,25 W @ 5 A, typ. 500 mW @ 24 V, 5 A
Gehäusebauform:     HUT 1-C Gehäuse, 71 x 35 x 90 mm, 1 TE

(Quellenvereis ELV-Leer)