Schaltung absichern

Im Normalfall läuft alles wunderbar, aber wenn mal irgendetwas nicht planmäßig ist, kann schnell was kaputt gehen. Um den Schaden durch Fehlbedienung oder Defekt gering zu halten, kann man Schaltungen absichern.

Eine Sicherung schützt davor, dass zu viel Strom fließt, weil beispielsweise ein zu leistungsstarkes Gerät an ein Netzteil angeschlossen wurde oder weil es einen Kurzschluss aufgrund eines Defektes hat. Eine Sicherung platziert man deshalb so weit wie möglich an den Anfang der Schaltung, bei einem Netzteil beispielsweise vor den Brückengleichrichter.


Wird die Schaltung nicht mit Wechsel-, sondern mit Gleichspannung betrieben, setzt man die Sicherung an Plus.

Eine Schaltung, die mit Gleichspannung betrieben wird, kann man mit einer Diode vor Verpolung schützen. Es gibt zwei Möglichkeiten das umzusetzen.

Möglichkeit 1: Diode in Reihe
Man setzt die Diode direkt hinter den Plus-Anschluss. Strom kann nur fließen, wenn dort auch Plus anliegt und die Diode damit in Durchlassrichtung geschaltet ist.
Nachteil: es fallen 0,7V an der Diode ab.

Möglichkeit 2: Diode parallel
Setzt man die Diode parallel zu den Anschlüssen der Versorgungsspannung in Sperrrichtung, dann macht die Diode bei Verpolung einen Kurzschluss. Damit ist natürlich noch keinem geholfen. Setzt man aber eine Sicherung vor (!) die Diode und Schaltung, dann geht dabei die Sicherung kaputt und der Strom zur Schaltung und Diode wird unterbrochen. Vorteil hier ist, dass im Normalbetrieb die Spannung so bleibt wie vorher. Allerdings muss nach einer Verpolung die Sicherung ausgewechselt werden, vorher geht nichts. Außerdem kann euch das Netzteil diesen kurzzeitigen Kurzschluss auch übel nehmen und kaputt gehen, wenn es nicht ausreichend abgesichert ist, oder dort knallt auch eine Sicherung durch.

Hier noch schnell die Methode 2 als Schaltbild, um sich das besser vorstellen zu können.


Als zu schützende Schaltung hab ich jetzt mal eine LED mit Vorwiderstand gewählt. Die Schaltung würde zwar nicht kaputt gehen, wenn man sie verpolt, aber nunja, egal... Beispiel halt.

Gegen zu hohe Spannung kann man sich ebenfalls ein wenig schützen, und zwar mit einer Z-Diode.


Die Schaltung ist fast die gleiche, nur dass wir hier eine Z-Diode in Sperrrichtung verwendet haben. Dabei sollte man aber vorsichtig sein. Bei dieser Schaltung eine 12V Z-Diode zu benutzen wäre schlecht, da die Spannung ja auch etwas schwankt. Außerdem schalten die ja auch schon vorher ein wenig durch und verursachen dadurch einen erhöhten Strom. Es ist also ratsam sich das Datenblatt zur Z-Diode anzugucken, ab wie viel Volt sie durchschaltet, und auch die Toleranz der Spannungsversorgung zu beachten. Dann sollte man noch ein wenig Luft lassen. Hier wäre also eine 15V Z-Diode angebracht, oder auch noch etwas höher.
Gleichzeitig schützt die Z-Diode auch noch vor Verpolung, da sie ihre besondere Wirkung ja in Sperrrichtung hat, in Durchlassrichtung entspricht ihre Eigenschaft der einer normalen Diode.

Nachteile sind die gleichen wie bei der vorherigen Schaltung auch. Sollte mal ein Fehler passieren, kann auch das Netzteil dabei hopps gehen.
Ich hab diese Methode in einem Netzteil am Ausgang verwendet. Sollte das Netzteil durch einen Defekt eine zu hohe Spannung ausgeben, dann macht die Z-Diode einen Kurzschluss, die Sicherung im Netzteil geht kaputt und am Ausgang liegt keine Spannung mehr an. Die Sicherung hab ich jedoch nicht vor die Z-Diode gesetzt, sondern am Anfang der Schaltung gelassen. Sollte die Z-Diode durchschalten, geht die Sicherung da auch kaputt.