Kurzschlussverhalten von Schaltnetzteilen
- Christian Fenzl
Ein Kurzschluss auf der Sekundärseite eines Schaltnetzteils kann nicht nur durch Unachtsamkeit beim Anschließen auftreten, sondern auch durch einen Defekt eines angeschlossenen Gerätes.
Der Schutzeinrichtung des Netzteils bzw. der Leitungen im Sekundärkreis (also am Ausgang des Netzteils) ist daher Beachtung zu schenken.
Beim Kauf eines Schaltnetzteils sollte auf die technischen Daten, speziell im Bereich "Schutzeinrichtung" bzw. "Protection" für den Überlast- bzw. Kurzschlussfall (engl. Overload oder Short Circuit) ein Blick geworfen werden. Diese Angabe sagt aus, auf welche Art das Schaltnetzteil auf einen Kurzschluss reagiert, und in weiterer Folge, ob die Leitungen speziell ausgelegt oder zusätzlich geschützt werden müssen.
In den technischen Daten sind unterschiedliche Arten des Schutzes dokumentiert - diese Tabelle zeigt, was passiert und ob bzw. wie man die Leitungen schützen kann/muss.
Englische Bezeichnung | Deutsche Bezeichnung | Beschreibung | Mögliche Vorkehrungen |
|---|---|---|---|
Keine Angabe | Keine Angabe | Das Netzteil hat möglicherweise keine Absicherung der Ausgangsseite. | Anderes Netzteil wählen; Feinsicherung nach dem Ausgang |
(micro) fuse | Feinsicherung | Das Netzteil hat eine Feinsicherung - diese muss auf der Ausgangsseite liegen. Im Kurzschlussfall schmilzt die Sicherung ("brennt durch") und muss nach der Kurzschlussbehebung ausgetauscht werden. | Anderes Netzteil wählen |
Thermal protection | Thermische Sicherung | Im Überlastungs- oder Kurzschlussfall löst eine thermische Sicherung aus und schaltet den Stromkreis ab. Die Zeit bis zum Auslösen ist meist unbekannt. In regelmäßigen Abständen (wenn das Netzteil abgekühlt ist) wird auch im Kurzschlussfall wieder aktiviert bis zum nächsten Auslösen. Dieser Schutz ist meist zusätzlich zu einer anderen Schutzeinrichtung eingebaut. | Wenn kein anderer Schutz vorhanden ist → Feinsicherung bzw. anderes Netzteil wählen |
Constant Current Limiting | Konstantstrom-Begrenzung | Der Ausgangsstrom wird während des Kurzschlusses auf die Nennleistung des Netzteils limitiert, bis der Kurzschluss aufgehoben wird. Während des gesamten Zeitraumes fließt der Nennstrom des Netzteiles. | Auslegung der Verkabelung auf den Kurzschlussfall; Feinsicherung; anderes Netzteil wählen |
Constant Current Limiting with auto-shutdown | Konstantstrom-Begrenzungmit Abschaltung | Der Ausgangsstrom wird im Kurzschlussfall limitiert, beim vollständigen Spannungsabfall durch Kurzschluss wird das Netzteil nach 2-3 Sekunden ausgeschaltet. Der Nennstrom fließt | Auslegung der Verkabelung auf einen 2-3-sekündigen Kurzschlussfall; ggf. Feinsicherung |
Foldback Current Limiting | Rücklaufende Strombegrenzung | Das Netzteil arbeitet ebenfalls im Konstantstrombetrieb, jedoch wird der Ausgangsstrom linear mit der Ausgangsspannung reduziert. Üblicherweise schalten diese Netzteile im Kurzschlussfall ebenfalls nach wenigen Sekunden ab. Für kurze Zeit fließt der Maximalstrom, der dann rasch reduziert und abgeschaltet wird. | Auslegung der Verkabelung für eine kurze Stromspitze, sonst keine erforderlich. |
Hiccup Mode Current Limiting | - | Im Kurzschlussfall schaltet das Netzteil sofort ab. In regelmäßigen Intervallen schaltet das Netzteil wieder ein - ist die Kurzschlusssituation noch nicht behoben, wird sofort wieder abgeschaltet. | Keine erforderlich |
Berechnen des maximalen Stroms beim Konstantstrom-Schutz
Das ist eine einfache Berechnung mit der Formel für die elektrische Leistung (P = U * I):
Beispiel: Netzteil 200W und 24V
I = P / U = 200W / 24V = 8,33 Ampere
Das heißt im Kurzschlussfall fließen bei einem Schutz mit Konstantstrombegrenzung (je nach Schutz dauerhaft oder einige Sekunden) ein Strom von über 8 Ampere.
Sämtliche in diesem Stromkreis befindlichen Leitungen und Klemmen müssen diesen Strom für die Dauer bis zum Ansprechen des Schutzes überstehen. Leitungen und Klemmen, die diesem Strom nicht für die Dauer gewachsen sind, könnten verdampfen. Dünne Leitungen können bei längerer Belastung zudem sehr heiß werden (je dünner, desto heißer), was dazu führen kann, dass die Isolierung schmilzt. Im schlimmsten Fall könnten sich die Leitungen oder anliegende Teile entzünden.
Beispiele aus Datenblättern
Weiterführende Informationen
http://power-topics.blogspot.co.at/2008/09/over-current-protection-in-power.html
http://www.elektroniknet.de/design-elektronik/power/ueberlastverhalten-von-netzteilen-97508.html