Svenska ElektronikForumet

Diverse skydd mot överspänning finns ju att tillgå, men vad är bäst i en given situation?

Några att välja mellan:
- Transientskyddsdioder (tex Transiler)
- MOV (Metall-Oxid-Varistor)
- ESD skyddskretsar (för tex USB, CAN)
- Zenerdioder
- Surge arresters / ComGap (gasurladdningsrör)
- Kretskortsmodifiering
- RC / RCD snubbers
- Crowbarkoppling

Några problem att kommentera:
- Ett problem med många överspänningsskydd är att de dör våldsamt och effektfullt med stora fyrverkerier... Hur förhindrar man det?
- Transiler med hög effekttålighet brukar ha hög lastkapacitans. Comgap verkar bra. Men de finns bara i spänningar >90V?
- Är en zener långsammare än en transientskyddsdiod?

Dela med er av era erfarenheter!

EDIT: Bytte "Transil"-exemplet mot "Transientskyddsdiod", tog bort frågan om arbetsspänning för transientskyddsdioder.
EDIT: La till Crowbar och RCD.

Ingen är bäst i en given situation. De är bra i olika situationer.

Ska du åka till månen behöver du en trestegsraket. Ska du skydda mot direktträffar behöver du flera olika skydd och det räcker ändå inte. Sen är det stor skillnad på långvarig överspänning och kortare transienter. Vad du skyddar, var någonstans och emot vad, är viktiga kriterier.

Det finns flertalet böcker som beskriver området.
Och då du finner att svaret är 42.

Håller med Mindmapper.

Och på B svarar jag zenerdiod, närmare bestämt den underkategori som kallas transientskyddsdioder (Trasil är ett varumärke inom den gruppen, fast det finns snabbare!). De är snabba som tusan och tåler en hel del med tanke på deras ringa storlek. Dessa är mina favoriter mot transieter och småurladdningar direkt mot känsliga komponenter, främst p.g.a. av deras snabbhet. Vill man tackla större problem än så får man komplettera med andra verktyg...

Angående transiler så står svaret svart på vitt i databladen.

Jag måste nog klargöra vad jag menar med "given situation" med några exempel (dvs välj en att kommentera, inte alla på en gång):

1: Skydda 230VAC ingång på en apparat från nättransienter
2: Skydda en kontakt (tex USB) från ESD
3: Motverka att 24VAC magnetventil genererar knatter i radion
4: Skydda en transistor som drar i ett relä (ok, den är enkel men det finns roliga varianter)
5: Skydda din nybyggda EKG-mätare från Den Onda Defibrillatorn
6: Förhindra att din strömtrafo (som mäter strömmen genom en ledning) steker ingångssteget i din koppling
7: Skydda ditt nybyggda biltillbehör från start-transienter
8: ...

Som sagt passar komponenterna olika bra i olika situationer. En ComGap tänder ju tex, och glöder/är tänd tills spänningen understiger vaddetnuär (20V tror jag). Det gör den ju lite olämplig som matningsskydd om railspänningen >20VDC tex... Eller? Det finns kanske knep att släcka den?

Ofta kombinerar du dessa med andra komponenter som inte finns med i din lista för att få ett bra skydd. T.ex säkringar, resistorer, kondensatorer, spolar.....

En annan viktig aspekt är kostnaden. Du skyddar knappast en batteriladdare för ett antal hundra med skydd för flera tusen. Varje fall är specifikt.

ESD inehåller ju en begränsad energi så det gör det lite lättare att välja komponent. Möjligen kan man klia sig i huvudet om man ska välja en dedikerad ESD-skyddskrets eller små 0603-MOVar.

Så vi koncentrerar oss på det svårare ex 1 ovan, vars spänningspulser kan ha lite mer...effekt. Så vad är bästa sättet att skydda sig från nättransienter?

Jag har sett Gasurladdningsrör (GDT) i serie med en liten resistor, ibland kombinerat med MOV'ar. GDT är ju lite dyra så i många burkar ser man bara MOVar. Hur ser ett typiskt Clas-Ohlson överspänningsskydd ut? Någon som pekat isär och kollat?

EDIT: Bytte "ComGap" mot allmännare "GDT".

Det är ju som sagt var i nästan alla lägen viktigt med nån form av resistans som tar hand om den energi som en transient innehåller.

Transientskyddet blir ju som en spänningsdelning.

En spänningsdelare med 1 ohm (ledningar fram till kretsen) över 1 ohm (resistans på öppen varistor?) halverar ju bara spänningen, så av en spik på 1500 V så är det 750 V kvar.

Om man sätter dit en serieresistor på 10 ohm så får man ner spiken till under 150 V.

Bra kommentar.

En variant jag sett på Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lightningarrestor.jpg.

Det verkar här som att man vill att MOV'arna ska ta första smällen (de är tydligen snabbare än GDT) men att det finns GDT'er för att "avlasta" MOV'arna vid längre transienter.
(GDT'erna "knäpps på" och leder till nollgenomgången så ett sådant skydd är dåligt att använda på en 24V utrustning tex).

Men kollar man i ELFA-katalogen där de säljer GDTer så har de en resistor i serie med GDT'n (18ohm 0.5W). Alltså paralellt med L-N sitter "R-GDT" där R=18. Undrar vad 18-ohmaren är till för. Motverka knatter i radion? Det lär man väl inte bry sig om vid åska?

Finns det fler exempel?

Det står i texten att ingången är från höger.

Ja, och det stämmer ju med din kommentar ovan (de är väl dessutom på 47 ohm).

Men i ELFA:s katalog sitter resistorerna i serie med GDTerna. Det är i papperskatalogen 2008 #56 sid 696 jag sett denna mystiska inkoppling.

EDIT:
Är det förresten någon som provat att kombinera en polyswitch (överströmskydd) med en GDT? Funkar det för att släcka den?

Att skydda handlar om till stor del att leka med impedanser så att man reflekterar ut så mycket av pulsen som möjligt - det är comgap;ns egentliga roll - all energi som man reflekterar ut igen behöver man inte absorbera - det är regel 1

Andra steget är att man måste absorbera det som tagit sig igenom - det är motståndens och transildiodernas roll i slutet av kedjan - och motstånden måste vara av massa eller trådmodell för att kunna absorbera transienterna utan att själv varporisera .

I en del tillämpningar med låg frekvens så kan motstånden vara ersatta eller i kombination av drosslar då dessa som bekant är väldigt motsträviga mot transienter.

MOV-roll är att gå in i början på pulsen innan comgapen tänds och absorbera en del av energin tills comgapen kortsluter och reflekterar - MOV kan ta upp åtskilliga joule då den inte som comgapen går ned riktigt lågt i spänning när den väl tänder.

återigen så kräver man seriemotstånd mot transildioden - annars är det den som får ta hela smällen eftersom den erbjuder lägsta spänningen , kort sagt så ser motstånden till att det blir ordentlig spänningsfall mot transildioden så att MOV och comgapen tänds.

i många fall brukar man dessutom ha säkringar i serie så att dessa brinner av om MOV eller comgapen skulle fallera och förbli kortslutna - i billigare prodeukter som modem så brukar det vara ett eller ett par metallfilmsmotstånd som har den rollen...


Som med det mesta så måste man veta vad det är för typ av pulse/störningar man skall skydda sig emot - och även dess energiinnehåll och pulsform.

och mot direkt åsknedslag hjälper ingenting - då kan det bli stora hål även i transformatorer...

Mycket bra svar, tack xxargs.

Alltså:
- nätanslutning kan man skydda med GDT + MOV (+ transil (+ säkringar)).
- i/o portar med ESD-skyddskretsar eller små SMD-MOV:ar (+ listigt utformat PCB)
- likriktade power rails med Transientskyddsdioder eller crowbar
- reläer med frihjulsdiod (+zener) (vid DC-matning) eller snubber (AC). Möjligen (dubbelriktad)transil.

Jag har också hört (rätta mig om jag har fel) att MOVar har kortare livslängd än transientskyddsdioder.

Just lastbrytning är ett ämne för sig... Reläer som bryter en induktiv last (AC) brukar man ju sätta en snubber på. Men dimensionering av en snubber har jag i stort sett bara sett i något diagram i ELFA's faktasidor. Är det någon som har en bra tumregel för dimensionering av RC snubbrar eller RCD-snubbrar?

Frihjulsdioder brukar ju dimensioneras så att de ska kunna leda spolens konstantström i framriktningen, vara snabba och klara drivspänningen i backriktningen. Men jag har något vagt minne av att jag sett en koppling med en motriktad zener i serie med frihjulsdioden, detta för att få en mer definierad brytning och undvika slitage på kontakttungorna. Någon som vet något om detta?

(RC-snubber: resistor i serie med en konding som kopplas paralellt med brytaren,
RCD-snubber: en diod kopplar över en transient till en kondensator som laddats till en viss spänning genom en resistor).