Verpolungsschutz

Ein Verpolungsschutz verhindert b​ei der Gleichspannungsversorgung (Vertauschen v​on Minus- u​nd Pluspol) o​der Wechselspannungsversorgung (Vertauschung v​on Außenleiter u​nd Neutralleiter) e​ines Gerätes d​ie falsche Polarität (Verpolung) u​nd kann dadurch mögliche Schäden minimieren.

Mechanischer Verpolschutz

Durch mechanische Vorrichtungen w​ird sichergestellt, d​ass elektrische Anschlüsse n​icht in falscher Polarität (Vertauschen v​on Plus u​nd Minus b​ei Gleichstromanwendungen) hergestellt werden können. Das w​ird durch Stecker erreicht, d​ie nur i​n einer Lage z​ur Buchse eingesteckt werden können u​nd so d​as Verpolen d​er Anschlüsse verhindern. Beispiele s​ind koaxiale Stecker v​on Steckernetzteilen o​der auch Steckverbinder, b​ei denen Nasen o​der die Anordnung d​er Steckerstifte n​ur eine Steckvariante zulassen, w​ie der Stecker-Typ E o​der Stecker d​es Schweizer Systems SEV 1011.

Mechanischer Verpolschutz w​ird auch b​ei Wechselspannungsanwendungen verwendet, w​enn es a​uf die Zuordnung d​er Stromwege ankommt (z. B. Mikrofone, Drehstrommotoren).

Elektrischer Verpolschutz

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Beim elektrischen Verpolungsschutz b​ei Gleichspannung w​ird durch geeignete Schaltungen u​nd Bauteile (z. B. Verpolschutz-Dioden) sichergestellt, d​ass beim Anlegen d​er elektrischen Spannung i​n falscher Polarität (z. B. b​eim Nichtvorhandensein o​der Versagen e​ines mechanischen Verpolschutzes) i​n dem angeschlossenen Gerät k​ein Schaden entsteht.

Schaltungsvarianten

1. Diode in Reihe mit der Versorgungsspannung. Bei Verpolung erhält das Gerät keinen Strom

   Vorteil: bei Verpolung fließt kein Strom

   Nachteil: Verlustleistung und Spannungsabfall an der Diode

2. Diode antiparallel zur Versorgungsspannung; bei Verpolung wird die Spannungsquelle über die Diode kurzgeschlossen, daher ist eine Sicherung oder Kurzschlussfestigkeit nötig

   Vorteil: bei korrekter Polung kein Einfluss

   Nachteil: Kurzschluss der Spannungsquelle, ggf. Sicherungswechsel nach Verpolung

3. vorgeschalteter Brückengleichrichter

   Vorteil: immer richtige Polarität

   Nachteil: Spannungsabfall und Verlustleistung

4. Ein Relais schaltet mit Hilfe einer Diode die Versorgungsspannung zum Verbraucher durch

   Vorteil: kaum Spannungsabfall an den Kontakten

   Nachteile: aufwendig, zusätzliche Verlustleistung in der Relaisspule

5. Ein P-Kanal-MOSFET erlaubt Stromfluss über Drain nach Source wie eine Diode (Bodydiode). Mit der Zener-Diode und einem Widerstand wird nur bei richtiger Polarität Gatespannung bereitgestellt, um den MOSFET leitfähig zusteuern, sodass die Bodydiode zusätzlich überbrückt wird. Der Widerstand kann einen hohen Wert haben und trägt kaum zu Verlusten bei.

   Vorteil: bei Verpolung fließt kein Strom, bei geeigneter Dimensionierung kaum Spannungsabfall

   Nachteil: mehrere Bauelemente nötig; je nach Strom und Spannung zu dimensionierender, daher evtl. teurer MOSFET; ESD-Gefährdung