Hallo miteinander! Ich habe ein Problem mit einem plötzlichen Kurzschluss in der Spannungsversorgung meines Datenloggers. Ich habe wie im Anhang abgebildet den 12/24V-Filter meiner Schaltung aufgebaut. Ich habe jetzt eine Baugruppe zurückbekommen, wo plötzlich der +12V-Ausgang direkt auf Masse durchgeht und natürlich entsprechend die vorgeschaltete Sicherung zum Schmelzen bringt. Leider kann ich nichts im Detail prüfen, da die Baugruppe komplett vergossen ist. Die Baugruppe war in einem Omnibus eingebaut und man erzählte mir, dass an dem Bus ständig irgendetwas geschweißt wird. Kann es sein, dass der 30V-Varistor durch das Schweißen beschädigt wurde und jetzt auf Masse durchlegiert? Wenn ja, wie anfällig ist der Varistor für solche Schäden? Oder hat jemand eine andere Idee, was kaputt gegangen sein könnte? Viele Grüße, Alex.
Angehängte Dateien:
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12V-Filter.gif
12 KB
AlexW schrieb: > Oder hat jemand eine andere Idee, was kaputt gegangen sein könnte? Wenn der Varistor mal sein Leben ausgehaucht hat, kommen als nächstes die Halbleiter und Kondensatoren dran. Und eine 220uH Spule hält (ein wenig längere) Überspannungsspikes nicht wirklich davon ab, gleich danach auf den Regler zu kommen... :-/ BTW: diese Trennung von Analog-GND und Digital-GND kannst du aber nicht wirklich bis zu einem uC durchziehen. Denn sonst fliessen da schnell mal über den Die irgendwelche Ausgleichsströme.
Der Filter hatte sich so bei der EMV-Prüfung bewährt. Da war am Reglereingang absolute Ruhe. Hast Du eine Idee, wie man die Peaks beim Schweißen (keine Ahnung wie die Aussehen!) ableiten kann. Hilft da eine TVS-Diode?
AlexW schrieb: > Der Filter hatte sich so bei der EMV-Prüfung bewährt. Hast Du auch die ganzen KFZ-Testimpulse (Load Dump, Jump Start usw.) geprüft? Ist der Varistor Jump-Start-fest? (Spezieller Automotive-Typ?). In 24V-Systemen braucht man normalerweise eine Vor-Regelung für den Spannungsregler weil er die transienten sonst nicht aushält. Ein 30V (Wechselspannung?) Varistor läßt da locker mal 60-80V durch bis er so richtig begrenzt. AlexW schrieb: > Oder hat jemand eine andere Idee, was kaputt > gegangen sein könnte? BTW was hängt sonst noch an der gefilterten Spannung was kaputt gehen könnte? Ich tippe auf den Spannungsregler oder das was sonst noch an der gefilterten Spannung hängt als Ursache. Der Varistor kriegt das bestimmt gar nicht mit. AlexW schrieb: > Leider kann ich nichts im Detail prüfen, da die Baugruppe komplett > vergossen Du wirst wohl um eine Analyse nicht herumkommen. Da gibt es sicher Mittel und Wege die Vergußmasse wieder zu entfernen. Gruß Anja
@ Anja: Ja, es wurde die komplette KFZ-Richtlinie für 24V geprüft, also auch mit Peaks von +/- 400V. War alles kein Problem Der Varistor wurde mir von der Würth-Elektronik als schnell ansprechend (<1ns) und zur Absorption hoher Energien verkauft. Die Würth-Elektronik selbst hat in ihrer Schaltungsempfehlung für eine KFZ-Spannungsversorgung keinen Varistor, sondern nur den Pi-Filter (2x100nF+Spule) und den großen Elko drin. Was verstehst Du genau unter einer Vorregelung für 24V-System? Hast Du eine Idee zur Verbesserung des Schutzes?
AlexW schrieb: > also auch mit > Peaks von +/- 400V. War alles kein Problem Nur schnelle Transienten oder auch die langsamen? Bei 400V erübrigt sich allerdings die Frage: das sind schnelle Transienten (= Burst). Schnelle Transienten werden schon durch die 100nF Abblock-Kondensatoren abgefangen. Die langsamen sind dann eher was für den Varistor. Das Problem beim Varistor ist nicht die Ansprechzeit oder die Energie da ist er gut genug. Der Varistor muß auf den nachfolgenden Spannungsregler ausgelegt sein. Der LM7805 ist je nach Hersteller in der Regel für max 35V ausgelegt. Der Varistor darf bei Jump-Start (ca 36V oder sogar 48V? beim 24V-System) noch nicht durchbrennen, soll aber Load-Dump Impulse (50-90V je nach Systemauslegung (Stichwort Zentralschutz)) und niederfrequente Transienten (habe ich nicht mehr im Kopf) auf maximal 35V (= 7805) begrenzen. -> das ist also die Quadratur des Kreises. Für KFZ-Anwendungen gibt es spezielle Typen von Varistoren http://www.epcos.com/inf/70/db/var_08/SIOV_Leaded_Automotive.pdf Im allgemeinen sollte im 24V-Bordnetz der Spannungsregler mindestens ca 60V aushalten. Also entweder ein Schaltregler in "HV" Ausführung (z.B. LM2576HV) oder ein 80V-Darlington + Z-Diode als Vor-Regler. Eine Transzorb-Diode hat zwar eine schärfere Kennlinie, verträgt allerdings auch weniger an Energie. Auch hier muß entsprechend an das System angepaßt werden. Gruß Anja
Hallo Anja, vielen Dank für die Hilfe. Varistor bis max. 60V und einen Spannungsregler für 60V Eingangsspannung habe ich jetzt beisammen und werde die Platine für die nächsten Geräte ändern. Allerdings brauche ich noch Abhilfe für die bereits fertigen Platinen. Mein Spannungsregler mit max. 35V Eingangsspannung ist tatsächlich das Hauptproblem. Nach dem Schaltungsvorschlag von Würth-Elektronik (Pi-Filter mit Spule ohne Varistor oder Suppressordiode) bin ich davon ausgegangen, dass alle Peaks allein durch die Kondensatoren geblockt werden. Beim Schweißen am Fahrzeug trifft das sicherlich nicht mehr zu. Kann ich den Spannungsregler nachträglich durch Auflöten einer Zenerdiode schützen (z.B. 30V/5W). Wenn ich die Spule rausnehme, könnte ich an der Stelle auch einen Leistungswiderstand in die Schaltung bringen. Dann müssten doch Diode und Spannungsregler auch das Schweißen überleben? Gruß, Alex.
Seltsam erscheint mir die 5.1V Zenerdiode am 5V-Ausgang! Laut Datenblatt des 7805 (je nach Hersteller) kann die geregelte Ausgangsspannung schon mal 5.25V betragen. Und was macht die Z-Diode dann? Gruss Michael
Die Zenerdiode ist nur dann bestückt, wenn das Gerät von aussen mit 5 Volt versorgt wird. Dann sind Filter und Spannungsregler natürlich auch nicht drin. Gruß, Alex.
AlexW schrieb: > Beim Schweißen am Fahrzeug trifft das sicherlich nicht mehr zu. Bei richtiger Verkabelung (Masseführung bis zum zentralen Massepunkt und kein Rückleiter über Karosserie) sollte schweißen kein Problem sein. Ich denke eher an Störimpulse durch abschalten größerer Ventile oder Motoren. AlexW schrieb: > Kann ich den Spannungsregler nachträglich durch Auflöten einer > Zenerdiode schützen (z.B. 30V/5W). Wenn ich die Spule rausnehme, könnte > ich an der Stelle auch einen Leistungswiderstand in die Schaltung > bringen. Dann müssten doch Diode und Spannungsregler auch das Schweißen > überleben? Ob das klaptt hängt sehr stark vom Stromverbrauch der nachgeschalteten Elektronik ab. Ich würde eine Kombination aus Widerstand, Darlington + Z-Diode bevorzugen. AlexW schrieb: > Die Zenerdiode ist nur dann bestückt, wenn das Gerät von aussen mit 5 > Volt versorgt wird. Dann sind Filter und Spannungsregler natürlich auch > nicht drin. An den Ausgang des Spannungsreglers gehört zusätzlich noch ein Keramik-Kondensator dicht an den Spannungsregler. Falls D16 nahe am Spannungsregler sitzt würde ich dort einen 100nF bestücken. Der Elko wirkt nur bei niedrigen Frequenzen. Bei hohen Frequenzen ist ein Kerko besser. Am Ausgang sitzt der Spannungsteiler für die Regelschleife der Ausgangsspannung. Wenn der Regler sich dort eine Störung einfängt kann das mehrere hundert Millivolt Spannungsänderung zur Folge haben. Gruß Anja
Meiner Meinung nach fehlen um den 7805 herum 3 Schutzdioden wie sie in manchem Datenblatt empfohlen werden. Am Eingang und Ausgang jeweils in Sperrrichtung von Plus nach Masse und eine die den 7805 zuverlässig gegen Rückstrom schützt (überbrückt). Nun müßte man bloß noch erforschen, wo der große Strom vom Schweißen zuerst Schaden anrichtet. Dahin würde ich vorerst als Verpolungsschutz eimen dicken Gleichrichter 10A von Plus nach Masse und eine Sicherung davor einfügen. In besonders ungünstigen Fällen ist jedoch die Masse durch besonders rostige Teile verschwunden und der Strom sucht sich dann einen Weg durch die restliche Elektronik. :-)
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