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10 2021 Elektronik 19 Analog & Power Sie kann je nach gewähltem Sicherungstyp stark variieren Flinke Sicherungen stehen zur Verfügung doch die Löschzeit die Zeit bis zur Unterbrechung des Stromkreises kann immer noch im Bereich von Hunderten Mikrosekunden bis Millisekunden liegen Somit müssen Schaltungsentwickler die Energie über diese längeren Zeiten berücksichtigen um keine Beschädigung der nachgeschalteten Elektronik sicherzustellen Seriendiode In manchen Umgebungen sind Schaltkreise Unterbrechungen und Wiedereinschaltvorgängen der Stromversorgung ausgesetzt beispielsweise in batteriebetriebenen Anwendungen In solchen Fällen ist die richtige Polarität beim Wiedereinschalten nicht gewährleistet Ein Verpolungsschutz lässt sich mit einer Seriendiode in der positiven Versorgungsleitung der Schaltung realisieren Diese einfache Erweiterung bildet zwar einen wirksamen Schutz gegen Verpolung bewirkt jedoch aufgrund des Spannungsabfalls der Vorschaltdiode eine entsprechende Verlustleistung Bei Schaltungen mit relativ niedrigen Strömen ist der Kompromiss minimal Für viele moderne Hochstromschienen ist jedoch eine alternative Lösung erforderlich Bild 4 zeigt als Erweiterung von Bild 3 den TVS und die Seriendiode zum Schutz vor Verpolung Filter mit Induktivitäten und Kondensatoren Alle bisher erläuterten passiven Lösungen begrenzen die Amplitude der durchgelassenen Spannungsspitzen und fangen typischerweise größere Spitzen ab während sie kleinere Spikes durchlassen Kleinere Transienten können immer noch Schäden an den Schaltungen verursachen sodass zusätzliche passive Filter erforderlich sind um Spitzen auf der Leitung zu verhindern Erreichbar ist dies mit diskreten Induktivitäten und Kondensatoren die so dimensioniert sein müssen dass sie die Spannung bei den unerwünschten Frequenzen absenken Bei der Entwicklung von Filtern müssen zunächst mit Tests und Messungen Größe und Frequenz der Störung ermittelt werden Erst dann kann der Filter richtig dimensioniert werden Die Nachteile bei dieser Vorgehensweise sind die Zahl der Bauteile und die damit verbundenen Kosten BOM Bill of Materials sowie der Platzbedarf der erforderlich ist um den richtigen Grad der Filterung zu erreichen Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit einer Überdimensionierung um Bauteiltoleranzen und Laufzeitveränderungen zu kompensieren Aktiver Schutz mit Überspannungsstopper Eine Möglichkeit die Probleme und Nachteile der passiven Schutzlösungen zu überwinden besteht im Einsatz eines Überspannungsstopper-ICs Ein Überspannungsstopper macht sperrige Shunt-Schaltungen wie TVSs Sicherungen Induktivitäten und Kondensatoren in Form eines einfach einsetzbaren Controller-ICs und einem seriellen N-Kanal-MOSFET überflüssig Überspannungsstopper-Controller können die Systementwicklung erheblich vereinfachen da mit ihrem Einsatz nur wenige Bauteile dimensioniert und qualifiziert werden müssen Bild 5 Vereinfachte Blockschaltung eines Überspannungsschutzes Bild 6 Schutzschalter-Controller LTC4368 beide Bilder Analog Devices