Hallo zusammen, Meine Aufgabe ist es ein Signaleingang vor Überspannungen zu shutzen. Dabei am Signaleingang darf maximal 50V (wird aber nur bis 20V gebraucht)anliegen. Es handelt sich um Gleichspannung Die maximale möglche Überspannung Beträgt 13kV und kann auch nur als eine Gleichspannung auftretten. Als Grobschutz habe ich mir eine Gasentladungsröhre ausgesucht: http://de.farnell.com/bourns/2020-15t-c2lf/gasentladungsroehre-60v/dp/1961477 und als Feinschutz ein z-Diode: http://de.farnell.com/fairchild-semiconductor/1n5253b/zener-diode-500mw-25v-do-35/dp/4502528 Wurde das so funktionieren? Oder ist es vollkomm falsch was ich mir überlegt habe? hoffe ich habe alles erklärt, um mein Problem verständlich zu schildern :) Danke in Voraus
Die Gasentladungsschutzstrecke ist OK, ich würde eine mit höherer Spannung verwenden. Die Z-Diode würde ich nicht verwenden, schau dir mal diese an: http://www.reichelt.de/index.html?ACTION=3;ARTICLE=42032;SEARCH=P6SMB%2033CA%20SMD außerdem solltest du noch einen Varistor verwenden als Schutz zwischen Gro und Feinschutz z.B. http://www.reichelt.de/Heissleiter-Varistoren/VC-1206-30/3/index.html?&ACTION=3&LA=446&ARTICLE=42484&GROUPID=3114&artnr=VC+1206-30
Bevor man eine Brechstange ansetzt, ...sollte man überlegen, ob schon ein geeigneter Vorwiderstand den Schaden begrenzen kann. Explodierte Glasteile sind weniger ideal.
oszi40 schrieb: > Bevor man eine Brechstange ansetzt, > > ...sollte man überlegen, ob schon ein geeigneter Vorwiderstand den > Schaden begrenzen kann. Explodierte Glasteile sind weniger ideal. Eine 20KA Gasentladungsröhre als Grobschutz wird wohl nicht zerbröseln, denn er hat ja bestimmt auch noch einen Leitungswiderstand. Jedoch eine Z-Diode dürfte möglicherweise viel zu langsam sein, ob seine Elektronik das mag ist noch nicht bekannt. Kurt
Danke für die schnellen Antworten. Das mit der Ansprechzeit stimmt. Und wie sieht es aus mit TVS-Diode ? Und braucht man unbedingt einen Mittelschutz? ach ja , ganz vergessen. Der maximaler Strom zum ableiten bei Überspannung kann max 500mA werden.
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Christian V. schrieb: > > Und braucht man unbedingt einen Mittelschutz? Falls der Strom so gross werden kann dass es den Feinschutz zerreisst. > ach ja , ganz vergessen. > Der maximaler Strom zum ableiten bei Überspannung kann max 500mA > werden. Da reicht ja dann doch schon ein P6KE24A aus Kurt
Also ich bin ganz schön baff, was manche hier für Stuss verzapfen. Max. 50V Überspannung gefordert - und dann eine Gasentladungsschutzstrecke vorschlagen und Z-Diode zu langsam?? So viel Unverstand - unglaublich. Richtig ist, eine TVS ist hier das einzig richtige. Eventuell, wenns geht, einen Vorwiderstand / Drossel einfügen.
Christian V. schrieb: > Die maximale möglche Überspannung Beträgt 13kV und kann auch nur als > eine Gleichspannung auftretten.
> Eine 20KA Gasentladungsröhre als Grobschutz wird wohl nicht zerbröseln
Kommt auf die Stromstärke der 13kV Entladung an. Eine genügend große
Kondensatorbank oder eine Blitzentladung aus der Natur (würde über die
Platine auch nicht mehr als 13kV erreichen) und von dem Ding bleibt nur
noch Metalldampf übrig.
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magic smoke schrieb: >> Eine 20KA Gasentladungsröhre als Grobschutz wird wohl nicht > zerbröseln > Kommt auf die Stromstärke der 13kV Entladung an. Eine genügend große > Kondensatorbank oder eine Blitzentladung aus der Natur (würde über die > Platine auch nicht mehr als 13kV erreichen) und von dem Ding bleibt nur > noch Metalldampf übrig. Solange nicht bekannt war dass der Strom 500 mA max ist muss man von einer Freileitung ausgehen die direkt vom Blitz getroffen wird und bei der nur der Ohmsche + induktive Widerstand als Vorwiederstand vom Einschlagsort zur Begrenzereinrichtung bleibt. Und da ein Blitz 200KA und mehr haben kann ist das halt, trotz Leitungswiderstand, ev. ein bisserl viel für einen 20KA Ableiter. Die Spannung, die KV, selber ist hier unwichtig, die interessiert an anderer Stelle. Soweit ich das sehe geht es hier um statisch auftretende Überspannung ohne Blitzeinwirkung, darauf deuten die 13KV und die 500mA hin. Also um "Reibungselektrizität" aufn Teppichboden oder beim Auto durch die Reifen. Kurt
Alex schrieb: > Also ich bin ganz schön baff, was manche hier für Stuss verzapfen. > Max. 50V Überspannung gefordert - und dann eine > Gasentladungsschutzstrecke vorschlagen und Z-Diode zu langsam?? So viel > Unverstand - unglaublich. > > Richtig ist, eine TVS ist hier das einzig richtige. Eventuell, wenns > geht, einen Vorwiderstand / Drossel einfügen. Da ist nur ein wenig "Unverstand", nämlich der dass eine Z-Diode ausreichen würde. Sie reicht nicht aus, die kann man weglassen, denn die ist wirklich zu langsam. Nachdem nun klar ist dass es nur 1/2 A sein können ist eine Transientenableitdiode das Richtige, ein R oder L vorher ist nicht nachteilig. Immerhin schafft so eine wie BZW030 nahe 20A Peak. So ein Puls hat eine Flanke von 8/20 µsec, da wird sich eine Z-Diode anschauen das zu bringen. Und das muss gebracht werden falls da ein Halbleiter dranhängt, denn der ist schon lange gehimmelt bevor die Z anspringt. Das gilt auch für Varistoren und erst recht für Gasableiter oder gar offenen Funkenstrecken. Falls mit Blitzeinwirkung gerechnet werden muss funktioniert nur ein mehrstufiges Ableiterkonzept, alle andere ist- Murks-. Kurt
Danke Alex und Kurt ,für die ausführliche Antwort. Also die TVS-Diode wäre dann das richtige. Soweit ich weis, vertragen die TVS-Dioden die Überspannung nur kurzzeitig. Wie bestimmt man die Pulsdauer. z.B. BZW50-18: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000695.pdf Soweit ich sehe dort ist ein Diagramm aufgezeichent und je nach dem wo mein zu erwarteter Strom sich befindet , kann man an der X-Achse die Zeit ablessen. Aber wie groß ist dann die tp? ich weis die Parameter sind nicht passend für meine Diode aber wo liest man die tp ab? Gruß Christian
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Christian V. schrieb: > Meine Aufgabe ist es ein Signaleingang vor Überspannungen zu shutzen. > Dabei am Signaleingang darf maximal 50V (wird aber nur bis 20V > gebraucht)anliegen. > Es handelt sich um Gleichspannung > Die maximale möglche Überspannung Beträgt 13kV und kann auch nur als > eine Gleichspannung auftretten. Das hört sich nach ESD nach 61000-4-2 an. Dafür gibt es Schutzdioden die nach dieser Norm aushalten: Schau mal bei TI nach "ESD" die halten 12kV contact aus und sind normalerweise sehr klein. rgds
>Die maximale möglche Überspannung Beträgt 13kV und kann auch nur als >eine Gleichspannung auftretten. In deiner Schaltung kann eine 13kV Gleichspannung auftreten?? Das mußt du näher erläutern.
Christian V. schrieb: > Danke Alex und Kurt ,für die ausführliche Antwort. > Also die TVS-Diode wäre dann das richtige. > Soweit ich weis, vertragen die TVS-Dioden die Überspannung nur > kurzzeitig. Ja, Dauerstrom mögen die nicht (und sind auch nicht dafür gebaut). > Wie bestimmt man die Pulsdauer. > z.B. BZW50-18: > http://www.st.com/web/en/resource/technical/docume... Die BZW50-18 ist etwas sehr knapp an deinen 20V dran, das könnte zu wenig sein. Weiter rechts sind die Daten bei zwei Impulsformen aufgezeigt, einmal für 10/1000 µs und 8/20 µs Bei 8/20 (BZW50-20) tritt max 51V bei einem Strom von 1177A auf. Da du aber eh nur 500mA hast kann da eigentlich nichts schief gehen, die Spannung wird dann auch unter den geforderten 50V bleiben. > Soweit ich sehe dort ist ein Diagramm aufgezeichent und je nach dem wo > mein zu erwarteter Strom sich befindet , kann man an der X-Achse die > Zeit ablessen. > Aber wie groß ist dann die tp? > ich weis die Parameter sind nicht passend für meine Diode aber wo liest > man die tp ab? > Eigentlich wird die Pulsdauer/Form ja vorgegeben um die richtige Schutzeinrichtung finden zu können. Statische Überspannung (also Dauerstrom) mag keine Transientendiode, ist also nicht als quasi Z-Diode verwendbar. Kurt
Vor dem Gasableiter (falls nötig) fehlt auf jeden Fall noch eine Schmelzsicherung. Sonst wird es wird der Stecker und die Leiterbahn sein, wenn heftig Spannung in Verbindung mit Strom einschlägt. TVS Diode (Transzorb, http://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode) anstelle Z-Diode wurde schon gesagt. Ein Artikel zum Thema hier http://www.infineon.com/dgdl?folderId=db3a30431441fb5d01146ec76de80910&fileId=db3a3043372d5cc801374a7ea80c3a79 Varistor zusätzlich geht nur, wenn es sich um einen "langsamen" Signaleingang handelt, denn Varistoren haben erhebliche Kapazitäten die sonst das schnelle Signal verfälschen. Gruss
Erich schrieb: > Ein Artikel zum Thema hier > http://www.infineon.com/dgdl?folderId=db3a30431441fb5d01146ec76de80910&fileId=db3a3043372d5cc801374a7ea80c3a79 Folie 32 verstehe ich nicht. Welchen Zweck hat da eine Brücke, wenn sie nur als Verpolschutzdiode wirkt?
Nicolas S. schrieb: > Erich schrieb: >> Ein Artikel zum Thema hier >> > http://www.infineon.com/dgdl?folderId=db3a30431441... > > Folie 32 verstehe ich nicht. Welchen Zweck hat da eine Brücke, wenn sie > nur als Verpolschutzdiode wirkt? Für mich ist das eine Falschzeichnung, denn der + der Brücke gehört an die Versorgungsspannung, der - an die "Erde" (Bezug der Versorgungsspannung) . Die Brücke ist deswegen drin weil das Nutzsignal seine Polarität wechseln kann und eigentlich frei -floatet-, so wie RS485 usw. Kurt
Erich schrieb: > > Varistor zusätzlich geht nur, wenn es sich um einen "langsamen" > Signaleingang handelt, denn Varistoren haben erhebliche Kapazitäten die > sonst das schnelle Signal verfälschen. > Mit dem Varistor in der Klemme usw. wäre ich sehr vorsichtig. Denn der wird leicht zur Flammenhölle im Schaltschrank oder auf der Platine. Es muss sichergestellt sein dass der "Normalstrom" nicht zum Brennen des Varistors ausreicht oder dieser bei Erwärmung sich selber wegschaltet. Kurt
Kai Klaas schrieb: >>Die maximale möglche Überspannung Beträgt 13kV und kann auch nur als >>eine Gleichspannung auftretten. > > In deiner Schaltung kann eine 13kV Gleichspannung auftreten?? Das mußt > du näher erläutern. Ich messe die Leckströme der Igbt über die Shunts. Und je nachdem , in welchen Strombereich ich mich befinde wechsle ich den Shunt mit der Relays. Eigentlich wurde es vollkom ausreichen, das die Quelle eine Strombegrenzung besitzt. Wegen der U=RI, habe ich die Widersände so angepasst, dass es keine Überspannung an Signalverarbeitungssystem auftreten kann. Problem ist, falls aus egalwelchen Grund(z.b Versagen der Realais) plötzlich in einen Messbereich ein großerer Shunt angeschlossen ist , so steigt die Spannung weit aus den Erlaubten Bereich. Ich habe eine Hochspannungs Relay in den Messkreis, die ich ansteuern kann.Ich habe mir gedacht einen Ableiter einzubauen, dessen Durchbruchspannung etwas über meinen benötigten Bereich . Und Falls ich dann in diesen Bereich komme, wurde ich mit der Relay die Leitung trennen. Danke Kurt noch mal für die erklärung des Tp. Kurt Bindl schrieb: > Eigentlich wird die Pulsdauer/Form ja vorgegeben um die richtige > Schutzeinrichtung finden zu können. > Statische Überspannung (also Dauerstrom) mag keine Transientendiode, ist > also nicht als quasi Z-Diode verwendbar. > > Kurt jetzt bin ich aber bischen verwirrt. Davor hast du mir eine TVS-Diode vorgeschlagen und jetzt rattest du mich dovor ab? Gruß Christian.
>Problem ist, falls aus egalwelchen Grund(z.b Versagen der Realais) >plötzlich in einen Messbereich ein großerer Shunt angeschlossen ist , so >steigt die Spannung weit aus den Erlaubten Bereich. Ich habe eine >Hochspannungs Relay in den Messkreis, die ich ansteuern kann. Also hast du da irgendwo eine 13kV-Spannung, oder nicht?
Kurt Bindl schrieb: > Da ist nur ein wenig "Unverstand", nämlich der dass eine Z-Diode > ausreichen würde. > Sie reicht nicht aus, die kann man weglassen, denn die ist wirklich zu > langsam. Gibt es dafür eine Quellenangabe? Ich habe nirgendwo eine Angabe über die zeitliche Verzögerung des Lawinendurchbruchs gefunden. Meines Wissens nach haben Z-Dioden lediglich relativ hohe Kapazitäten, sodass der Einsatz in vielen Fällen erschwert wird. Außerdem vertragen sie, wie bereits erwähnt wurde, keine so hohen Spitzenleistungen wie die Suppressordioden. Anscheinend brauchen einige Suppressoren mit sehr niedrigen Kapazitäten relativ hohe Triggerspannungen, um überhaupt in den Durchbruch zu gelangen. Die folgende Diode schaltet gemäß Datenblatt erst bei 100 V in den Durchbruch und hat anschließend eine Restspannung von 17 V http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf > Statische Überspannung (also Dauerstrom) mag keine Transientendiode, ist > also nicht als quasi Z-Diode verwendbar. > > Kurt Warum sollte sich eine Suppressordiode nicht als normale Z-Diode (natürlich mit entsprechender Strombegrenzung) einsetzen lassen?
>Anscheinend brauchen einige Suppressoren mit sehr niedrigen Kapazitäten >relativ hohe Triggerspannungen, um überhaupt in den Durchbruch zu >gelangen. Die folgende Diode schaltet gemäß Datenblatt erst bei 100 V in >den Durchbruch und hat anschließend eine Restspannung von 17 V > >http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf Nein. Die 17V sind die "clamp voltage" bei einem 8/20-Impuls und die 100V "trigger voltage" ist die "clamp voltage" bei einem ESD-Impuls. >Gibt es dafür eine Quellenangabe? Ich habe nirgendwo eine Angabe über >die zeitliche Verzögerung des Lawinendurchbruchs gefunden. Meines >Wissens nach haben Z-Dioden lediglich relativ hohe Kapazitäten, sodass >der Einsatz in vielen Fällen erschwert wird. Außerdem vertragen sie, wie >bereits erwähnt wurde, keine so hohen Spitzenleistungen wie die >Suppressordioden. Zener-Dioden und Transzorbs sind hinsichtlich Aufbau und Dotierung völlig unterschiedlich.
Kai Klaas schrieb: > Nein. Die 17V sind die "clamp voltage" bei einem 8/20-Impuls und die > 100V "trigger voltage" ist die "clamp voltage" bei einem ESD-Impuls. Hmm, ich sehe gerade im Datenblatt, dass der Körper aus Zinkoxid ist, also anscheinend ein Varistor und keine Supressordiode. Erstaunlich, dass sich damit so niedrige Kapazitäten erreichen lassen. Ansonsten glaube ich Dir gerne, was Du sagst, aber ich würde mich freuen über einige Quellenangaben.
>Hmm, ich sehe gerade im Datenblatt, dass der Körper aus Zinkoxid ist, >also anscheinend ein Varistor und keine Supressordiode. Genau. >Erstaunlich, dass sich damit so niedrige Kapazitäten erreichen lassen. Um so schlechter sind dann aber auch die Klemmspannungen... >Ansonsten glaube ich Dir gerne, was Du sagst, aber ich würde mich freuen >über einige Quellenangaben. Viele relevante Details erhälst du nicht aus Büchern oder irgendwelchen Links, sondern nur aus direkten Gesprächen mit Herstellern, EMV-Experten, CE-Testern und eigenen Messungen und Analysen. Deswegen ist Erfahrung in der Elektronik durch nichts zu ersetzen.
Kai Klaas schrieb: > Also hast du da irgendwo eine 13kV-Spannung, oder nicht? Ja, die Quelle kann bis zu 13kV-Spannung geben. Nicht andauernd,nur im Fehlerfall.Wenn das Schutzsystem mindestens von 1 bis 2 Sekunden dies aushalten könnte wäre es super. Und mein Betreuer hat sich geirrt, also der Strom ist aus 50mA begrenzt und nicht 500mA.Tut mir leid für die falschen Angeben zuvor. Also maximal kann es 13KV angelegt werden und 50mA fließen. Gruß Christian
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spax schrieb: > Kurt Bindl schrieb: >> Da ist nur ein wenig "Unverstand", nämlich der dass eine Z-Diode >> ausreichen würde. >> Sie reicht nicht aus, die kann man weglassen, denn die ist wirklich zu >> langsam. > > > http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf > Das ist keine Diode. >> Statische Überspannung (also Dauerstrom) mag keine Transientendiode, ist >> also nicht als quasi Z-Diode verwendbar. >> > > Warum sollte sich eine Suppressordiode nicht als normale Z-Diode > (natürlich mit entsprechender Strombegrenzung) einsetzen lassen? Im Datenblatt steht was von 1 mA, und das ist ein wenig wenig für eine Z_Diode. Mir ist es selber schon passiert dass ich einer Suppr-Diode einen Strom aufgezwängt habe (wenige mA), die hat nach Monaten durchgeschlagen. Eine Z-Diode ist viel zu langsam, das dürfte auch mit an dem grossem C liegen und sie hat auch eine viel zu flache Kurve und kann keine grossen Ströme fassen. Kurt
>Ja, die Quelle kann bis zu 13kV-Spannung geben. Autsch! >Nicht andauernd,nur im Fehlerfall.Wenn das Schutzsystem mindestens von >1 bis 2 Sekunden dies aushalten könnte wäre es supper. AUTSCH!! >Meine Aufgabe ist es ein Signaleingang vor Überspannungen zu shutzen. >Dabei am Signaleingang darf maximal 50V (wird aber nur bis 20V >gebraucht)anliegen. Verkraftet denn dein Signaleingang einen hochohmigen Serienwiderstand in Reihe zum Eingang? Der müßte dann 13kV aushalten. Also käme wohl nur eine Reihenschaltung von mehreren Widerständen in Frage. Direkt am Signaleingang, also hinter dem Serienwiderstand, müßte man dann eine Diodenschutzschaltung vorsehen, die die Eingangsspannung auf weniger als 50V begrenzt. Der Serienwiderstand muß so bemessen sein, daß die 13kV im Fehlerfall nicht zu sehr belastet werden und vor allem Widerstand und Dioden den Fehlerstrom aushalten.
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Kai Klaas schrieb: >>Ja, die Quelle kann bis zu 13kV-Spannung geben. > > Autsch! > >>Nicht andauernd,nur im Fehlerfall.Wenn das Schutzsystem mindestens von >>1 bis 2 Sekunden dies aushalten könnte wäre es supper. > > AUTSCH!! > >>Meine Aufgabe ist es ein Signaleingang vor Überspannungen zu shutzen. >>Dabei am Signaleingang darf maximal 50V (wird aber nur bis 20V >>gebraucht)anliegen. > > Verkraftet denn dein Signaleingang einen hochohmigen Serienwiderstand in > Reihe zum Eingang? Der müßte dann 13kV aushalten. Also käme wohl nur > eine Reihenschaltung von mehreren Widerständen in Frage. Direkt am > Signaleingang, also hinter dem Serienwiderstand, müßte man dann eine > Diodenschutzschaltung vorsehen, die die Eingangsspannung auf weniger als > 50V begrenzt. Der Serienwiderstand muß so bemessen sein, daß die 13kV im > Fehlerfall nicht zu sehr belastet werden und vor allem Widerstand und > Dioden den Fehlerstrom aushalten. Hier gibt's doch überhaupt keine Probleme, was juckt es die Schutzschaltung wenn nur 50mA fliessen können. 20V 50mA ist nicht viel, das müsste eine normale Z-Diode für 2 sec leicht aushalten. Solange nicht bekannt ist was hinter der Schutzschaltung steht kann nur spekuliert werden wie schnell die Schutzschaltung eigentlich sein muss. Kurt
>Hier gibt's doch überhaupt keine Probleme, was juckt es die >Schutzschaltung wenn nur 50mA fliessen können. Wenn da Kapazitäten im Spiel sind, können kurzzeitig auch größere Ströme fließen. >20V 50mA ist nicht viel, das müsste eine normale Z-Diode für 2 sec >leicht aushalten. Im "worst case" muß man wohl davon ausgehen, daß die Überspanngssituation auch länger andauern kann. Deswegen würde ich die Schutzschaltung so bauen, daß sie eine dauernde Überspannung aushält. Außerdem darf man die 13kV wohl nicht kurzschließen, wenn sie noch woanders in der Schaltung verwendet wird. >Solange nicht bekannt ist was hinter der Schutzschaltung steht kann nur >spekuliert werden wie schnell die Schutzschaltung eigentlich sein muss. Ganz genau! >Und mein Betreuer hat sich geirrt, also der Strom ist aus 50mA begrenzt >und nicht 500mA.Tut mir leid für die falschen Angeben zuvor. Christian, du weißt schon wie gefährlich 13kV bei 50mA sind????
Kai frug:
>Christian, du weißt schon wie gefährlich 13kV bei 50mA sind????
Nanu -der antwortet gar nicht mehr....
MfG Paul
Christian V. schrieb: > > jetzt bin ich aber bischen verwirrt. > Davor hast du mir eine TVS-Diode vorgeschlagen und jetzt rattest du mich > dovor ab? > Ja klar, deswegen weil du von 1..2 sec und 50 mA geredet hast. Das könnte die TVS überlasten, eine Z aber eher nicht. Die TVS ist für kurze starke Pulse gedacht, die Z-Diode eher für -Dauerstrom-. 2 sec sind quasi -Dauerstrom- im Leben eines Halbleiters. Letztendlich musst du es selbst entscheiden was das Beste ist um deine Schaltung zu schützen. Möglicherweise ist es doch angezeigt einen Varistor mit einzubeziehen, der könnte die 50 mA übernehmen, und eine TVS-Diode die den ersten "Schuss" aufnimmt. Die beiden müssen aber entkoppelt sein (Drossel oder R) damit sie auch richtig arbeiten können. Das schaut dann in etwa so aus: Die 13 KV kommen mit einem Schaltpeak daher und schwenken dann auf die 50 mA ein. Den Puls schluckt die TVS (der Varistor schläft da noch), schützt die nachgeschaltete Elektronik vor dynamischer Überspannung, dann übernimmt der Varistor den 50mA Strom, die TVS ist dann wieder unbelastet. Kurt
Wieso sind Varistoren und Zenerdioden langsam? Ich sehe keinen Grund dafür, außer der allgegenwärtigen Gehäuseinduktivität. Der eigentliche Prozeß läuft im Pikosekundenbereich ab. Langsam im Sinn von verschliffenen Nutzsignalen, ja. Eben wegen der Tiefpaßwirkung. Kann es sein, daß sich da eine Mär wie "Standart" langsam durchsetzt?
Hm Kai, falls das eine Antwort auf meine Frage sei, sie beantwortet es nicht. Dort wird nur das Gleiche behauptet, ohne Messung oder sonstige Betrachtung. Ich sehe auch keinen prinzipiellen Unterschied zwischen ZD und Varistor. Beim Varistor ist es ersatzschaltungsmäßig eine Kette von Zenerdioden mit jeweils ca. 3,5V pro Einzeldiode. Die Induktivität ergibt sich mehr oder weniger aus dem Abstand der beiden Lötpunkte. Die Dicke des Bauelements spielt eine untergeordnete Rolle.
>Hm Kai, falls das eine Antwort auf meine Frage sei, sie beantwortet es >nicht. Dort wird nur das Gleiche behauptet, ohne Messung oder sonstige >Betrachtung. Ja, ich weiß, tut mir leid. Irgendwie scheint ein Bauteil, das echte Anschlußleitungen hat, und seien sie noch so kurz, ungeeignet, um Subnanosekunden-ESD abzufangen. Dazu zählen die Zenerdiode, die Schottkydiode und auch die Transzorb. Ein Bauteil dagegen, bei denen das Bauteil als Ganzes den ESD-Impuls aufnehmen kann, scheint schnell genug zu sein. Das ist einmal der SMD-Varistor, bei dem nicht nur EINE "Zenerdiode" mit Anschlußdrähten vorliegt, sondern ganz viele, neben- und hintereinander, in Granulatform und ohne eigentliche "Anschlußdrähte". Und das ist der keramische Vielschichtkondensator, bei dem die vielen Kondensatorplatten, also Hin- und Rückleiter, so dicht beieinander liegen, daß ihre Induktivität fast verschwindet. Das ist meine einzige Erklärung.
Dicke = Maß für Nennspannung, Anzahl der Körner in Reihe Durchmesser = Maß für die Energieaufnahme, Anzahl der Körner parallel
Kai Klaas schrieb: > Christian, du weißt schon wie gefährlich 13kV bei 50mA sind???? Ja, das ist mir Bewusst. Danke Kurt und Kai. Dann habe ich noch gelessen, dass für hochfrequente Datenübertragungen lassen sich Varistoren aufgrund ihrer hohen Eigenkapazität nicht einsetzen. Gemeinsam mit der Induktivität der angeschlossenen Drähte bilden sie einen Tiefpass, der die hochfrequenten Signale herausfiltert. Bis hin zu 30kHz ist die Verwendung von Varistoren jedoch unbedenklich. Also , dann ist der Varistor nicht gut für das Shutzen des Signals geegnet. Aber da ich mit Gleichspannung arbeite, wurde mein Signal im Idealfall 0Hz sein.Aber durch nicht idialität unterhalb ca. 1kHz. Also passt. So richtig oder? Und dann noch bei der Aussuche des Varistors, gibt es Angaben zu Spannungsbegrenzung und Spannnung VDC. Spannungsbegrenzunng ist ab wann fängt das Bauteil zu leiten. Und was Beschreibt Spannung VDC? Das gleiche für TVS-Dioden. Es gibt: Spannung ( Urwm) Breakdown Voltage Min Durchbruchspannung, max. Spannung, Begrenzungs- max. wäre cool ,wenn jmd mir erklären wurde,was beschriebt was. Ich hoffe, ich stell nicht allzu viele fragen. Und danke in Voraus!
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Bitte beantworte erst mal die folgenden Fragen: 1. Dürfen die 13kV überhaupt von einer Schutzschaltung kurzgeschlossen werden? Die Hochspannung wird doch irgendwo benötigt. Die kann man doch sicher nicht kurzschließen? 2. Wie lange kann die Überspannungssituation im "worst case" dauern? Der Teufel ist ein Eichhörnchen und ich würde vorschlagen, die Schutzschaltung so zu dimensionieren, daß sie eine dauernde Überspannung aushalten kann. 3. Wahrscheinlich benötigst du ein Längsglied, also einen hochohmigen Widerstand, um den Strom im Fehlerfall zu begrenzen. Verkraftet denn dein Signaleingang einen hochohmigen Serienwiderstand in Reihe zum Eingang? Der müßte dann 13kV aushalten. Also käme wohl nur eine Reihenschaltung von mehreren Widerständen in Frage. Direkt am Signaleingang, also hinter dem Serienwiderstand, müßte man dann eine Diodenschutzschaltung vorsehen, die die Eingangsspannung auf weniger als 50V begrenzt. Der Serienwiderstand muß so bemessen sein, daß die 13kV im Fehlerfall nicht zu sehr belastet werden und vor allem Widerstand und Dioden den Fehlerstrom aushalten. 4. Kannst du einen Schaltplan von der Eingangsschaltung posten und viel mehr Details zu dem Projekt angeben? Raten macht nicht sehr viel Spaß, da wir hier alle noch Jobs haben, denen wir nachgehen müssen...
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> 4. Kannst du einen Schaltplan von der Eingangsschaltung posten und viel > mehr Details zu dem Projekt angeben? Raten macht nicht sehr viel Spaß, > da wir hier alle noch Jobs haben, denen wir nachgehen müssen... Alles klar,ich werde gleich den Schaltplan erstellen.
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schaltplan.png
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Kai Klaas schrieb: > 1. Dürfen die 13kV überhaupt von einer Schutzschaltung kurzgeschlossen > werden? Die Hochspannung wird doch irgendwo benötigt. Die kann man doch > sicher nicht kurzschließen? egentlich nicht, da ich in Reihe mit dem Signaleingang zu Quelle ein IGBT habe. Aber mein Betreuer will, dass ich die Spannungsschutz auf max. Leistung was die Quelle geben kann , auslege. Kai Klaas schrieb: > 2. Wie lange kann die Überspannungssituation im "worst case" dauern? Der > Teufel ist ein Eichhörnchen und ich würde vorschlagen, die > Schutzschaltung so zu dimensionieren, daß sie eine dauernde Überspannung > aushalten kann. 2 sekunden ,wären schon ideal. Als OPV habe ich OPA547 genommen
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Angehängte Dateien:
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schaltplan.png
6,4 KB
Hier ist noch mal der Schaltplan mit der Bauteilbezeichnung
Christian V. schrieb: > Kai Klaas schrieb: >> Christian, du weißt schon wie gefährlich 13kV bei 50mA sind???? > > Ja, das ist mir Bewusst. > > Danke Kurt und Kai. > > Dann habe ich noch gelessen, dass für hochfrequente Datenübertragungen > lassen sich Varistoren aufgrund ihrer hohen Eigenkapazität nicht > einsetzen. Gemeinsam mit der Induktivität der angeschlossenen Drähte > bilden sie einen Tiefpass, der die hochfrequenten Signale herausfiltert. > Bis hin zu 30kHz ist die Verwendung von Varistoren jedoch unbedenklich. > Das hängt doch völlig von der Signalquelle ab. Rechne einfach 13KV/50mA und der Varistor hat ne Kapazität von z.B. 500pF. So, den einfachen RC-Tiefpaß kriegst auch du hin. > Also , dann ist der Varistor nicht gut für das Shutzen des Signals > geegnet. > Aber da ich mit Gleichspannung arbeite, wurde mein Signal im Idealfall > 0Hz sein.Aber durch nicht idialität unterhalb ca. 1kHz. Also passt. > So richtig oder? > > Und dann noch bei der Aussuche des Varistors, gibt es Angaben zu > Spannungsbegrenzung und Spannnung VDC. > Spannungsbegrenzunng ist ab wann fängt das Bauteil zu leiten. Und was > Beschreibt Spannung VDC? > > Das gleiche für TVS-Dioden. > Es gibt: > Spannung ( Urwm) > Breakdown Voltage Min > Durchbruchspannung, max. > Spannung, Begrenzungs- max. > wäre cool ,wenn jmd mir erklären wurde,was beschriebt was. > > Ich hoffe, ich stell nicht allzu viele fragen. > Und danke in Voraus! Sehe es einfach selber ein. Dein offensichtlicher Kenntnisstand ist der eines Lehrlings Elektronik im 3. Lehrjahr und du willst mit 13KV rumspielen. Bitte laß es sein!
Kai Klaas schrieb: >>Hm Kai, falls das eine Antwort auf meine Frage sei, sie beantwortet es >>nicht. Dort wird nur das Gleiche behauptet, ohne Messung oder sonstige >>Betrachtung. > > Ja, ich weiß, tut mir leid. Irgendwie scheint ein Bauteil, das echte > Anschlußleitungen hat, und seien sie noch so kurz, ungeeignet, um > Subnanosekunden-ESD abzufangen. Dazu zählen die Zenerdiode, die ... So in etwa. Siehe auch AppNote 1826 von STM. Noch schnellere zeitaufgelöste Messungen finde ich gerade nicht.
Also, habe bischen recherchiert und bin auf folgende Werte gekommen. Bitte korrigiert mich , falls ich falsch liege. Für Varistor: Spannnung VDC: ist die max. zulässige Betriebspannung Spannung, Begrenzungs- max: Spannung bei einem Impuls von 8/20us Spitzenstoßstrom: max Strom bei einem Impuls von 8/20 µs Für meine Anforderungen für 13kV Spannung und max. 0,05A Strom passt dieser Varistor: oder? http://de.farnell.com/murata/vfs9vd31b223q55b/filter-lcl-mit-varistor-12v-7a/dp/108266 Für TVS-Diode: Spannung ( Urwm): Sperrspannung, also max. zulässige Betriebspannung Breakdown Voltage Min und Durchbruchspannung, max.: Der Bereich, in dem, die Diode beginnt zu leiten. Spannung, Begrenzungs- max.: wie bei Varistor also sollte dann die TVS-Diode passen: http://de.farnell.com/vishay-general-semiconductor/5kp12a-e3-54/diode-tvs-8w-12v-unidir-p600-2/dp/2335201 Bitte korriegiert mich ,falls ich falsch liege, werde sehr dankbar sein. Gruß Christian
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Christian V. schrieb: > Also, habe bischen recherchiert und bin auf folgende Werte > gekommen. Hallo Christian, du hast einfach zu viel Unbekannte in deiner "Rechnung" Du willst auf 20 bzw. 50V max. begrenzen, fragst ob die Bauteile passen. Soweit ich sehe hast du dir Bauteile für 12V rausgesucht, irgendwas passt da nicht. Erst sollte mal klar sein mit welcher Spannung du den OP versorgst, denn die ist das Kriterium was du dem/seinem Eingang zumuten kannst. Liegt die Eingangsspannung nämlich zu hoch ist der hin, egal ob du begrenzt hast oder nicht. Ausserdem ist die Wahl der Schutzelemente davon abhängig ob deine 13KV von einem Stütz-Kondensator kommen oder ob der Ri der Quelle den Strom begrenzt. Sag ob du vor dem OP-Eingang noch einen Begrenzerwiderstand hast, denn der könnte dann in die Schutzbeschaltung mit einbezogen werden. Bei Einsatz eines Varistors ist noch zu beachten dass der, jedesmal wenn er eingreift, ein bisserl kaputter wird, sein Leckstrom wird immer grösser. Das bedeutet dann dass du falsche Werte misst. Möglicherweise ist in diesem Fall hier der Einsatz einer Z-Diode der richtige Weg. Denn die ist in der Lage die geforderten 50 mA zu stemmen. Der Varistor bleibt dann weg. Wie hier aufgezeigt wurde ist der schnellste Schutz ein Kondensator ohne Anschlussdrähte, das wäre wohl die Bremse für den -ersten Moment-. Dann müsste die Z-Diode aufgewacht sein. Beide Bauelemente gehören nach dem Längswiderstand (der hoffentlich vorhanden ist) montiert. Es kommt dabei besonders darauf an keine Induktion sich einzuhandeln, heisst: keinen mm Leitung mehr als unbedingt nötig. Dazu ist eine "Zusammenführung" von Nutzsignal und (Bezugs)Masse bei dem Abblockkondensator nötig. Wenn das nicht gewährleistet ist wird's eng mit einem wirksamem Schutz. Es wäre auch denkbar Klemmdioden zu verwenden, die leiten dann einfach den Strom in die Versorgung des OP. Aber dazu ist einfach mehr Information notwendig. Die -Standardschutzbeschaltung- gibt es nicht. Kurt
Hallo Kurt, Danke dass du dir Zeit genommen hast um mir es Verständlich zu machen. Kurt Bindl schrieb: > Ausserdem ist die Wahl der Schutzelemente davon abhängig ob deine 13KV > von einem Stütz-Kondensator kommen oder ob der Ri der Quelle den Strom > begrenzt. Die 13kV Spannung der Quelle wird durch einen Regelkondensator angelegt Und der Strom wird durch einen Widerstand begrenzt. Kurt Bindl schrieb: > Erst sollte mal klar sein mit welcher Spannung du den OP versorgst, denn > die ist das Kriterium was du dem/seinem Eingang zumuten kannst. > Liegt die Eingangsspannung nämlich zu hoch ist der hin, egal ob du > begrenzt hast oder nicht. Stimmt, das habe ich gar nicht berücksichtigt. Der OPV wird mit 15V und -15V versorgt. Das ergibt max input zwiischen -15,5V und 15,5V Kurt Bindl schrieb: > Die -Standardschutzbeschaltung- gibt es nicht. Schade, hab gedacht es wäre einfacher. Christian
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Kurt Bindl schrieb: >> http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf >> > > Das ist keine Diode. Was ist das dann? TVS = Transient Voltage Suppressor Diode
Also, ich denke nicht, daß ein OPA547 geeignet ist, da dieser einen "input bias current" von bis zu 800nA hat. Das ergibt an den hochohmigen Shunts einen viel zu großen Spannungsabfall. Die Schutzschaltung richtet sich nach den Erfordernissen des OPA547. Da seine Eingangsspannung nie 0,5V größer sein darf als die Versorgungsspannung, scheiden Zenerdioden, Varistoren und Transzorbs vom Eingang nach Masse aus. Nur eine Diodenklemmschaltung vom Eingang zu den Rails kann helfen. Wenn tatsächlich der Strom der Hochspannungsquelle auf 50mA begrenzt ist und die Schutzschaltung für diesen Strom ausgelegt werden soll, dann würde ich zwei 1N4004 vom Eingang zu den Rails schalten. Damit dort die Spannung nicht ins Uferlose steigen kann, müssen von den Rails nach Masse Transzorbs geschaltet werden, die die Spannung dort auf einen Wert unterhalb der maximalen Versorgunsspannung des OPA547 begrenzen. Diese müssen den 50mA Strom aushalten, also einige Watt umsetzen können. Natürlich darf die Schwellspannung der Transzorb nicht unterhalb der nominalen Versorgungsspannung liegen. Damit es in den Rails nicht zu Rückspeisungsproblemen kommt, würde ich in die Zuleitungen ebenfalls 1N4004 Seriendioden einfügen. Jetzt würde ich den Eingang des OPA547 noch mit einem Serienwiderstand im kOhm-Bereich schützen. Dieser muß natürlich zwischen die Schutzdioden und dem Eingang geschaltet werden. Die 1N4004 sind zwar sehr schnell beim Einschalten, dennoch würde ich vom geklemmten Eingang nach Masse noch einen 10nF/1kV Cap schalten.
ich schrieb: > Kurt Bindl schrieb: >>> http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf >>> >> >> Das ist keine Diode. > > Was ist das dann? > TVS = Transient Voltage Suppressor Diode Also ich sehe da Zinkoxid, keine Diode. Kann das ev. so heissen? TVS = Transient Voltage Suppressor Kurt
Warum stellt keiner die Frage nach dem Innenwiderstand der Hochspannungsquelle? Und nach der parasitären Kapazität des Prüflings? Schutzschaltung müssen nach den ungünstigsten erdenklichen und dabei trotzdem wahrscheinlichen Störungsfällen in Anbetracht den darin zu bewältigenden Variabeln Leistung, Energie und Zeit ausgelegt werden. Alles andere ist Geld- und Zeitverschwendung, egal ob unter- oder überdimensioniert. Und warum wundert sich niemand, dass der OP als Komparator beschaltet ist?
Iste Introll schrieb: > Warum stellt keiner die Frage nach dem Innenwiderstand der > Hochspannungsquelle? Ist doch schon lange geschen. > Und nach der parasitären Kapazität des Prüflings? > Weil diese in der Frage nach dem "erstem" Strom ja enthalten ist. > Schutzschaltung müssen nach den ungünstigsten erdenklichen und dabei > trotzdem wahrscheinlichen Störungsfällen in Anbetracht den darin zu > bewältigenden Variabeln Leistung, Energie und Zeit ausgelegt werden. > Alles andere ist Geld- und Zeitverschwendung, egal ob unter- oder > überdimensioniert. Das wird ja versucht. Es wird nach einer Schaltung gesucht die zuverlässig, ohne sich selber zu verändern, das was bekannt und nicht bekannt ist abfängt, funktioniert. Es geht ja vorwärts. Die Theoroie ist dabei ja eine der Grundlagen, die Praxis und Erfahrung auch. > > Und warum wundert sich niemand, dass der OP als Komparator beschaltet > ist? Der ist doch als Impedanzwandler geschaltet. Die Last bildet der LEM. Kurt
Autsch :O Die frühe Uhrzeit beim posten reicht da wohl als Entschuldigung nicht aus. Zum Glück alles als Fragen formuliert... Danke dir, Kurt, für die Antworten und fehlenden Ausrufezeichen.
Iste Introll schrieb: > Danke dir, Kurt, für die Antworten und fehlenden Ausrufezeichen. "Wer sich immer sicher ist dass er absolut perfekt ist der werfe den ersten Stein". Also ich bestimmt nicht. Dass ich meine hier bei diesem Thema ein wenig mitreden zu können kommt daher weil ich es -zwangsweise- "lernen musste wie das mit den Überspannungen so ist, besonders mit ihren Folgen. Wenn man mehrmals viele Km verradelt nur weil der OP oder der BC517 wiedermal hin ist dann macht man ich halt Gedanken. Kurt
Danke Kai für deine Mühe, Kai Klaas schrieb: > Wenn tatsächlich der Strom der Hochspannungsquelle auf 50mA begrenzt ist > und die Schutzschaltung für diesen Strom ausgelegt werden soll, dann > würde ich zwei 1N4004 vom Eingang zu den Rails schalten. Damit dort die > Spannung nicht ins Uferlose steigen kann, müssen von den Rails nach > Masse Transzorbs geschaltet werden, die die Spannung dort auf einen Wert > unterhalb der maximalen Versorgunsspannung des OPA547 begrenzen. Diese > müssen den 50mA Strom aushalten, also einige Watt umsetzen können. > Natürlich darf die Schwellspannung der Transzorb nicht unterhalb der > nominalen Versorgungsspannung liegen. Sehr gute idee, dadurch wird der Iput Voltage Bereich Vergrößert. Kai Klaas schrieb: > Damit es in den Rails nicht zu Rückspeisungsproblemen kommt, würde ich > in die Zuleitungen ebenfalls 1N4004 Seriendioden einfügen. Meinsst du , die Versorgungszuleitungen? Also die Überspannung am Eingang vor der Schaltung kann ich schnell regestrieren und die Quelle auschallten. Sobald die Spannung größer als 10 V gemessen wird , wird der Hochspnnungsschlater vor Shunts schlalten. Iste Introll schrieb: > Und warum wundert sich niemand, dass der OP als Komparator beschaltet > ist? Das ist ein U/I wandler für LEM. Damit wurde eine Galvanische trennung erschafft. Nur Leider hat diese Schaltung bis zu 10% Ungenaugkeit. Kann sein ich muss die Messung direckt über Ni-6009 machen. Muss ich dann ein neues Thema erstellen oder kann ich in diesen Thread die neue Schaltung posten? Gruß Christian
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Christian V. schrieb: > Hier ist noch mal der Schaltplan mit der Bauteilbezeichnung Das Bild will nicht. Also nochmal. Ich würde es so machen. Die ZD übernimmt die 50 mA, die TVS etwaige Spitzen. Ein drahtloser C könnte auch nicht schaden. Und einen OP der Klemmdioden zur Versorgung hat. Kurt
Vielen dank Kurt , Also, damit glaube ich, ist die Frage gelösst. Was betrifft den Überspannungschutz von Ni-6009. Soll ich die Frage mit der Schaltung hier posten oder neues Thema erstellen?
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Christian V. schrieb: > Vielen dank Kurt , > Also, damit glaube ich, ist die Frage gelösst. > > Was betrifft den Überspannungschutz von Ni-6009. Soll ich die Frage mit > der Schaltung hier posten oder neues Thema erstellen? Ich würde sagen, mach einfach weiter, das Thema ist gerade -warm-. (ich weiss aber momentan nicht was Ni-6009 bedeutet!) Kurt
Kurt Bindl schrieb: > ich schrieb: >> Kurt Bindl schrieb: >>>> http://katalog.we-online.de/pbs/datasheet/82307050029.pdf >>>> >>> >>> Das ist keine Diode. >> >> Was ist das dann? >> TVS = Transient Voltage Suppressor Diode > > Also ich sehe da Zinkoxid, keine Diode. > > Kann das ev. so heissen? TVS = Transient Voltage Suppressor > > Kurt Sorry, Kurt. Du hast natürlich recht. Ich hatte immer TVS mit TVS-Diode gleichgesetzt und kannte nur Suppressor-Dioden. Mein Fehler!
>Danke Kai für deine Mühe, Nimm doch mal bitte Stellung zum OPA547. Ist der gut genug, oder hat der doch zu große Eingangsströme?
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Ni-6009 ist ein Datenerfassungsmodul von National Instruments. Ich benutze ihn sowohl als AD-Wandler als auch um die Relais zu schalten. http://www.ni.com/pdf/manuals/371303m_0113.pdf Das Signal wie vorhin sollte die 10 Volt Spannung nicht überschreiten. Das ni-6009 besitzt schon eine Überspannungsschutz von +-35 Volt. Eingangsimpedanz des Ni-6009 beträgt 144kOhm. Deswegen Spannugnsfolger OPA277P vorgeschaltet. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2277.pdf Sobald der Signal über 10V regestriert wird, wird das hochspannugnsrelay(HS-Relay) angesteuert und die Leitung getrennt. Die reaktion des Relay beträgt 9 ms. Sonst im Prinzip bleibt es gleiche Überspannugnschutz oder? Nur vor NI-6009 habe ich noch eine Z_diode vorgeschaltet. Kai Klaas schrieb: > Nimm doch mal bitte Stellung zum OPA547. Ist der gut genug, oder hat der > doch zu große Eingangsströme? ja, ich habe jetzt ein anderen ausgesucht Opa277P, der hat 0,5nA "input Bias Curent". Davor habe ich den OPA547 genutz , weil der größe stöme für LEM erzeugen konnte.
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Achtung, die unterste 1N4004 ist verkehrt herum. Vergiß nicht Entkoppelcaps für den Opamp.
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>Nur vor NI-6009 habe ich noch eine Z_diode vorgeschaltet.
Das reicht eventuell nicht, bzw. ist ungeeignet. Wie sieht denn die
Eingansschaltung des NI-6009 aus? Was sagt das Datenblatt darüber, wie
der Eingang zu schützen ist?
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Kai Klaas schrieb: >>Deswegen Spannugnsfolger OPA277P vorgeschaltet. > > Also was jetzt, OPA547 oder OPA227?? OPA277 > Achtung, die unterste 1N4004 ist verkehrt herum. UPS, stimmt. sorry
http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-218/lang/de#header0 Da steht: "Overvoltage protection +/-35V". Und weiter unten, daß man nicht mehr als +/-30V anlegen soll. Also ist der Eingang des NI-6009 geschützt und deine Z-Diode am Ausgang nicht erforderlich. ->Weglassen.
>fehlt da nicht noch eine TVS-Diode?
Kommt darauf an, auf welche Spannung die erste Transzorb begrenzt. Ist
die Klemmspannung kleiner als die maximale Versorgungsspannung des
OPamp, kann man die zweite Transzorb weglassen.
Kai Klaas schrieb: > Die 1N4004 sind zwar sehr schnell beim Einschalten, dennoch würde ich > vom geklemmten Eingang nach Masse noch einen 10nF/1kV Cap schalten. Wieso genau 10nF/1kV ?
Kai Klaas schrieb: > http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-218/lang/de#header0 > > Da steht: "Overvoltage protection +/-35V". Und weiter unten, daß man > nicht mehr als +/-30V anlegen soll. Also ist der Eingang des NI-6009 > geschützt und deine Z-Diode am Ausgang nicht erforderlich. ->Weglassen. Die ZD gehört vor den OP und auch noch vor die TVS (getrennt durch einen R und mit einer niedrigeren Spannung als die TVS). Denn sie ist es die die 50mA übernehmen muss, die TVS hält das nicht lange durch. Kurt
Kurt Bindl schrieb: > Die ZD gehört vor den OP und auch noch vor die TVS (getrennt durch einen > R und mit einer niedrigeren Spannung als die TVS). > Denn sie ist es die die 50mA übernehmen muss, die TVS hält das nicht > lange durch. > > Kurt Kannst du das bitte genauer erklären , ich verstehen nicht ganz wieso z-Diode ganz vorne eigebracht werden soll.. Christian
Christian V. schrieb: > Kurt Bindl schrieb: >> Die ZD gehört vor den OP und auch noch vor die TVS (getrennt durch einen >> R und mit einer niedrigeren Spannung als die TVS). >> Denn sie ist es die die 50mA übernehmen muss, die TVS hält das nicht >> lange durch. > > Kannst du das bitte genauer erklären , ich verstehen nicht ganz wieso > z-Diode > ganz vorne eigebracht werden soll.. > Weil sie die 50mA übernehmen muss, denn die TVS kann nur kurze Pulse wegstecken. Liegen an ihr die 50mA an dann geht sie übern Jordan. Der (entsprechenden) ZD macht das nichts aus. Kurt
>Wieso genau 10nF/1kV ? Um ein bißchen Reserve zu haben. Das war bevor du uns deine Schaltung gezeigt hast und wir nur raten konnten... >Die ZD gehört vor den OP und auch noch vor die TVS (getrennt durch einen >R und mit einer niedrigeren Spannung als die TVS). Da hat er doch schon eine TVS-Diode, also Transzorb. >Denn sie ist es die die 50mA übernehmen muss, die TVS hält das nicht >lange durch. Eine 1.5KE hält bis zu 5W im Dauerbetrieb aus.
Kurt Bindl schrieb: > Weil sie die 50mA übernehmen muss, denn die TVS kann nur kurze Pulse > wegstecken. > Liegen an ihr die 50mA an dann geht sie übern Jordan. > Der (entsprechenden) ZD macht das nichts aus. > > Kurt Entschuldigung,aber ich kann es immer noch nicht verstehen... und was passiert mit der Spannung? Die Z-diode liegt parallel zur Tvs-Diode, dementsprechend wird auch die gleich größe Überspannung an ihr anliegen.Soviel Spannung kann die z-Diode nicht ab. Oder liege ich da falsch? Kai Klaas schrieb: >>Wieso genau 10nF/1kV ? > > Um ein bißchen Reserve zu haben. > > Das war bevor du uns deine Schaltung gezeigt hast und wir nur raten > konnten... Wo kann man die finden ,ich habe farnell durchstöbert, aber hab bei 1kV nicht gefunden. Gruß Christian
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Kai Klaas schrieb: > >>Denn sie ist es die die 50mA übernehmen muss, die TVS hält das nicht >>lange durch. > > Eine 1.5KE hält bis zu 5W im Dauerbetrieb aus. Oh, das überrascht mich, ich hatte für die 600er einen Dauerstrom von 1 mA im Gedächtnis. Dann ist natürlich die 1,5KE10A o.Ä. die bessere Wahl, denn sie ist schnell und steil. Kurt
>Wo kann man die finden ,ich habe farnell durchstöbert, aber hab bei >1kV nicht gefunden. Wenn der Kurzschlußstrom der 13kV-Speisung tatsächlich mit einem Widerstand begrenzt wird, kannst du den Cap weglassen, da die Transzorb schon genügend Sperrschichtkapazität mitbringt.
Kai Klaas schrieb: >>Wo kann man die finden ,ich habe farnell durchstöbert, aber hab > bei >>1kV nicht gefunden. > > Wenn der Kurzschlußstrom der 13kV-Speisung tatsächlich mit einem > Widerstand begrenzt wird, kannst du den Cap weglassen, da die Transzorb > schon genügend Sperrschichtkapazität mitbringt. Ich hätte aber trozdem gern gewusst,welche funktionweise die haben und wie man die am besten dimensioniert. Wäre cool wenn jemand ein Artikel kennt ,wo es beschrieben wurde. Ich habe es versucht zu finden aber bin nur auf Verschiedene Foren weitergeleitet worden. Gruß Christian
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>Ich hätte aber trozdem gern gewusst,welche funktionweise die haben und >wie man die am besten dimensioniert. Wäre cool wenn jemand ein Artikel >kennt ,wo es beschrieben wurde. Eine Kapazität bremst einfach die Anstiegsgeschwindigkeit des Überspannungsimpulses an diesem Punkt und gibt den 1N4004 etwas Zeit zum Durchschalten. Wenn jetzt zusätzlich eine Transzorb am Eingang begrenzt, bringt diese schon die erforderliche Kapazität mit. Viel mehr als ein paar nF willst du dort aber nicht haben, weil du dann eventuell die Dynamik des Shunt-Umschaltens störst. Wie gesagt, ich kenne deine Schaltung nicht im Detail, deswegen hier nur Larifariaussagen.
Kai Klaas schrieb: > Eine Kapazität bremst einfach die Anstiegsgeschwindigkeit des > Überspannungsimpulses an diesem Punkt und gibt den 1N4004 etwas Zeit zum > Durchschalten. Wenn jetzt zusätzlich eine Transzorb am Eingang begrenzt, > bringt diese schon die erforderliche Kapazität mit. > > Viel mehr als ein paar nF willst du dort aber nicht haben, weil du dann > eventuell die Dynamik des Shunt-Umschaltens störst. Wie gesagt, ich > kenne deine Schaltung nicht im Detail, deswegen hier nur > Larifariaussagen. ok,danke. Kai Klaas schrieb: > Kommt darauf an, auf welche Spannung die erste Transzorb begrenzt. Ist > die Klemmspannung kleiner als die maximale Versorgungsspannung des > OPamp, kann man die zweite Transzorb weglassen. Hab mich für 12Volt TVS-DIode entschiden, die hier: http://de.farnell.com/vishay-general-semiconductor/5kp12a-e3-54/diode-tvs-8w-12v-unidir-p600-2/dp/2335201 Aber da habe ich noch eine Frage ,wegen der Eigenkapazität der TVS-Diode. Sowohl der Varistor als auch die Suppressordiode besitzen eine höhe Eigenkapazität. Bei Varistor :die Induktivitäten der Drähte gemeinsam mit Eigenkapazität bilden einen Tiefpass. Bei Varistor im Datenblatt ist die Kapazität immer miteingegeben. Bei TVS-Diode aber nicht.Ist die unwichtigt bei TVS-Dioden? Betrifft etwa dieser effekt die TVS-Diode nicht? Christian
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>Bei Varistor :die Induktivitäten der Drähte gemeinsam mit Eigenkapazität >bilden einen Tiefpass. Nein, das ist eine Reihenschaltung. Die Induktivität macht das Bauteil für hohe Frequenzen sogar unbrauchbar. >Hab mich für 12Volt TVS-DIode entschiden, die hier: >http://de.farnell.com/vishay-general-semiconductor... Ist wohl eine Nummer zu groß. Eine 1.5KE dürfte reichen. Versuche lieber mal abzuklären, wieviel Kapazität dort überhaupt erlaubt ist. >Bei Varistor im Datenblatt ist die Kapazität immer miteingegeben. >Bei TVS-Diode aber nicht. Dann schau noch mal ins Datenblatt, Figure 4.
Kai Klaas schrieb: > Dann schau noch mal ins Datenblatt, Figure 4. stimmt,hab nach eine Zahl gesucht, hab die diagrammen gar nciht betrachtet. Kai Klaas schrieb: > Ist wohl eine Nummer zu groß. Eine 1.5KE dürfte reichen. Versuche lieber > mal abzuklären, wieviel Kapazität dort überhaupt erlaubt ist. ich hab jetzt als fg 1000 Hz genommen der kleinster strom den ich messen möchte 20nA bei einer Spannung 0,5 V. daraus ergibt sich C= 6 pF.
Kai Klaas schrieb: > Jetzt würde ich den Eingang des OPA547 noch mit einem Serienwiderstand > im kOhm-Bereich schützen. Dieser muß natürlich zwischen die Schutzdioden > und dem Eingang geschaltet werden. wieviel Leistung muss dann der Widerstand vertragen? Ich verstehe immer ncoh nicht, wieso muss er hin und in welchen fall sit er wichtig?
>wieviel Leistung muss dann der Widerstand vertragen? >Ich verstehe immer ncoh nicht, wieso muss er hin und in welchen fall sit >er wichtig? Du hast ja gesagt, daß die Hochspannung im Kurzschlußfall strombegrenzt ist und der Kurzschlußstrom maximal 50mA beträgt. Wenn du am Eingang eines OPamp intern Schutzdioden zu den Rails hast, dann verkraften die in der Regel nur so rund 10mA. Also können die 50mA nicht abführen. Deswegen die zusätzlichen extrenen 1N4004 Klemmdioden vom Eingang des Opamp zu den Rails. Wenn an denen im Überlastfall 1V abfallen, dann mußt du zwischen diesen Dioden und dem Eingang des OPamp einen Widerstamnd von 1k einfügen, um den Strom auf unter 1mA zu begrenzen. Die Verlustleistung an ihm kannst du dann selber ausrechnen...
Kai Klaas schrieb: >>wieviel Leistung muss dann der Widerstand vertragen? >>Ich verstehe immer ncoh nicht, wieso muss er hin und in welchen fall sit >>er wichtig? > > Du hast ja gesagt, daß die Hochspannung im Kurzschlußfall strombegrenzt > ist und der Kurzschlußstrom maximal 50mA beträgt. Wenn du am Eingang > eines OPamp intern Schutzdioden zu den Rails hast, dann verkraften die > in der Regel nur so rund 10mA. Also können die 50mA nicht abführen. > Deswegen die zusätzlichen extrenen 1N4004 Klemmdioden vom Eingang des > Opamp zu den Rails. Wenn an denen im Überlastfall 1V abfallen, dann mußt > du zwischen diesen Dioden und dem Eingang des OPamp einen Widerstamnd > von 1k einfügen, um den Strom auf unter 1mA zu begrenzen. Die > Verlustleistung an ihm kannst du dann selber ausrechnen... Aso, ja so habe ich es auch gedacht. Ich dachte nur du meintestden Widerstand zwischen der TVS-Diode und klemdioden reintun. Das hat mich bischen verwirrt. ALso den Widerstand den ich zwischen den Dioden reingetan habe einfach weiterverschieben zwischen Klemmdioden und Eingang von OPV.
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>ich hab jetzt als fg 1000 Hz genommen der kleinster strom den ich messen >möchte 20nA bei einer Spannung 0,5 V. >daraus ergibt sich C= 6 pF. Hhm, keine Ahnung, wie du das gerechnest hast. Wenn du eine kleine Einschwingzeit haben willst, mußt du natürlich eine möglichst kleine Kapazität wählen. Dennoch würde ich keine Kapazität unter 1n wählen, nicht zuletzt wegen der Filterwirkung für HF und anderem Ungemach. Außerdem solltest du die Anstiegsgeschwindigkeit ein bißchen begrenzen, vor allem, wenn noch unerwünschte Leitungsinduktivitäten im Spiel sind, und da ist ein 1n Cap schon richtig. Mit einem maximalen Shunt von 10M und einer Kapazität von 1n kommst du auf eine Zeitkonstante von 10ms, entsprechend einer Grenzfrequenz von rund 16Hz. Das ist für eine Leckstrommessung mehr als ausreichend schnell, da eine klassiche Leckstrommessung sowieso das Anlegen einer Hochspannung für eine gewisse Mindestzeit fordert. Für 1n Kapazität mußt du entweder eine kleinere Transzorb nehmen, oder du läßt sie weg und klemmst mit den 1N4004. Dann mußt du einen 1nF Cap separat an den Eingang schalten. Alternativ könntest du eine "low capacitance" Transzorb verwenden. Die sind aber nicht mehr ultraschnell, sodaß auch hier eine Begrenzung der Anstiegszeit nötig erscheint. Du darfst ja nicht vergessen, daß hier 13kV geklemmt werden müssen...
Gut, danke dir Kai. Eine letzte Frage . Der Abstand der Leiterbahnen auf der Platine. Laut MILStd275B Für Verschmutzungsgrad B(schmutzige/staubige Umgebung), beträgt der Mindestabstand 0,0152/Volt. Da ich mit Kleinspannung bis zu 10V arbeite, müssen die Leitungen mindest 0,152mm von einander entfernt sein. Nur die Tvs-Diode muss den Abstand 190mm haben.Da sie in Fehlerfrei die Spannung 13000V anliegen hat. oder? Und da ich max 0,05mA haben kann, dann sollte die Leiterbahnbreite von 0,25 mm reichen.oder? Gruß Chrisitan
>Nur die Tvs-Diode muss den Abstand 190mm haben.Da sie in Fehlerfrei die >Spannung 13000V anliegen hat. oder? An der TVS-Diode liegen niemals 13kV an. Hast du verstanden, welchem Zweck eine Kapazität parallel zur TVS-Diode dient?
diese ganzen Prüfimpulse kann man mit einem Kerko 10-100nF schonmal ganz gut im Zaun halten, durch diese Belastung kommen dann meist nur noch 100V durch, die man dann mit den üblichen Mitteln bekämpft. Ich würde aber keine Varistoren mehr einsetzen jeder Durchbruch verursacht am Varistor einen gewissen Verschleiß bis das Teil keine Funktion mehr hat oder sogar in Flammen aufgeht. In der Unterhaltungsindustrie kommen die deswegen gerne zum Einsatz. Ist ne schöne sollbruchstelle und wenn da jemand den Fernseher oder PC per Steckdosenleiste schaltet dauert das auch nicht besonderst lange. Ich empfehle als Lesestoff Application Notes von Infinion.
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Kai Klaas schrieb: > An der TVS-Diode liegen niemals 13kV an. Hast du verstanden, welchem > Zweck eine Kapazität parallel zur TVS-Diode dient? Ich dachte die TVs-Diode funktioniert genau so wie eine Z-diode. Das bei eine Überschreitung der Durchbruchspannung kommt es zu einen Lawinenduchbruch, was mit sich zur Ansteigen der Elektronenkonzentration führt. Und daraus ergibt sich ein geringer Widerstand. Welche Rolle spielt dann die Kapazität?
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>Ich dachte die TVs-Diode funktioniert genau so wie eine Z-diode. Habe ich doch garnicht in Abrede gestellt. >Welche Rolle spielt dann die Kapazität? Sie bildet mit dem strombegrenzenden Widerstand der 13kV-Spannungsquelle ein Tiefpaßfilter. Das läßt die Spannung an der Kapazität im Überlastfall nur "langsam" ansteigen, bis die TVS-Diode "öffnet". Die TVS-Diode sieht deshalb niemals die 13kV, sondern nur eine mehr oder weniger langsam ansteigende Spannung bis die TVS-Diode öffnet. Die 13kV fallen dagegen über dem strombegrenzenden Widerstand der 13kV-Spannungsquelle ab.
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Kai Klaas schrieb: >>Ich dachte die TVs-Diode funktioniert genau so wie eine Z-diode. > > Habe ich doch garnicht in Abrede gestellt. > >>Welche Rolle spielt dann die Kapazität? > > Sie bildet mit dem strombegrenzenden Widerstand der 13kV-Spannungsquelle > ein Tiefpaßfilter. Das läßt die Spannung an der Kapazität im > Überlastfall nur "langsam" ansteigen, bis die TVS-Diode "öffnet". Die > TVS-Diode sieht deshalb niemals die 13kV, sondern nur eine mehr oder > weniger langsam ansteigende Spannung bis die TVS-Diode öffnet. Die 13kV > fallen dagegen über dem strombegrenzenden Widerstand der > 13kV-Spannungsquelle ab. macht Sinn. Aber wie kann ich dann bestimmen die Spannung die über 12ms über die Diode anliegen wird? hängt das mit der Klemmspannung zusammen? Z.B. Diese Diode mit eine Kapazität von 6nF http://de.rs-online.com/web/p/suppressordioden-tvs/4860575/ Gruß Christian
>Aber wie kann ich dann bestimmen die Spannung die über 12ms über die >Diode anliegen wird? Wie meinen??
Kai Klaas schrieb: >>Aber wie kann ich dann bestimmen die Spannung die über 12ms über > die >>Diode anliegen wird? > > Wie meinen?? Ich meine damit,wie groß kann die Spannung über die TVS-Diode werden.
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Könnte ich einfach die Regel Q=CU benutzen? Also U= intergral(Idt)/C. und für I 50mA nehmen?
Christian V. schrieb: > Könnte ich einfach die Regel Q=CU benutzen? > Also > U= intergral(Idt)/C. > und für I 50mA nehmen? Du hast ja nur einen kurzen Puls, z.B. die 8/20 µs (eher weniger) Da fliesst ev. die Ladung des Prüflingsaubaues und der Zuleitungen usw. "schlagartig" in die Diode, und das können durchaus, trotz der 50mA, mehrere A sein. Da jede Diode eine endliche Reaktionszeit hat können die 13KV durchaus mal kurz anstehen. Um das zu verhindern wird ja der kleine Kondensator empfohlen, er bügelt die Spannung solange runter bis die Diode aufgewacht ist (er wirkt wie ein Kurzschluss der -langsam- verschwindet). Darum ist es wichtig dass die Leiterbahnführung korrekt gemacht wird. Es bringt z.B. überhaupt nichts zu den Schutzbauteilen "Abzweigleitungen" zu führen, da kann man diese gleich weglassen. (ich habe es schon erlebt dass in Verteilungen der Grob und Mittelschutz [Funkenstrecken und Varistoren] im Abstand mehrerer Felder montiert wurden und über 5x10² angeschlossen waren) Es gilt hier: Probieren geht über Studieren, denn es ist nahezu unmöglich alle Faktoren zu kennen und einzugedenken. Überspannung leitungsmässig richtig auf den drahtlosen C, dann über einen Begrenzungswiderstand auf die Diode, und dann noch einen Widerstand zum Eingang des OP, dieser sollte natürlich Ableitdioden zur Versorgung haben (Cs direkt an 4 + 7 nicht vergessen). Versuchs, wird schon schief_gehen. Kurt
Christian V. schrieb: > Könnte ich einfach die Regel Q=CU benutzen? > Also > U= intergral(Idt)/C. > und für I 50mA nehmen? Nocheins, das obige gilt für Gleichspannung, du hast es hier mit HF zu tun, das ist eine ganz andere Baustelle. Kurt
>Ich meine damit,wie groß kann die Spannung über die TVS-Diode werden. Aha. >Könnte ich einfach die Regel Q=CU benutzen? >Also >U= intergral(Idt)/C. >und für I 50mA nehmen? Ja, das ist eine Möglichkeit für eine Abschätzung. Wegen C = Q/U = I/(dU/dt) wächst die Spannnung an einer 1nF Kapazität bei einem Strom von 50mA um 50mV pro 1ns. Da eine unidirektionale Transzorb im Nanosekundenbereich durchschaltet, siehst du, daß sie bei dieser langsamen Anstiegsgeschwindigkeit alle Zeit der Welt hat, um rechtzeitig durchzuschalten. Sogar eine 1N4004 wäre ausreichend schnell. Wenn natürlich zusätzliche Streukapazitäten im Spiel sind, sieht die Geschichte anders aus. Dann bildet sich ein kapazitiver Spannungsteiler, der einen kurzen kräftigen Peak liefern kann. Bei einer Streukapazität von 10pF und 1nF am Eingang gäbe das rund 130V kurzzeitig. Mit den von mir ursprünglich vorgeschlagenen 10nF wären das dann rund 13V.
Eine Frage noch, Was passiert genau mit der Spannung , wenn TVS-Diode aufgewacht ist? Soweit ich es verstehe. Beim aufwachen der Diode , wird die niederohmig und entzieht ganzen Strom.So werden die anderen Bauelemente in der Schaltung entlastet. Wird dann die Spannung auch nicht mehr einsteigen,sobald es zur Lawinenduchbruch kommt? Muss man dann die Spannung etwa abschätzen ? Oder liege ich wieder mal falsch?
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Dieses 'Aufwachen' passiert im Pikosekundenbereich. Brauchst du in normalen Schaltungen nicht beachten. Die Induktivität des Bauelements rein durch sein physikalisches Gehäuse ist deutlich überwiegend! Arbeite dich doch in SPICE ein. Mit deiner Denkweise paßt das gut zu dir. LTspice ist empfehlenswert. Dann kannst du das alles schmerzfrei simulieren. Meist stimmen die Ergebnisse mit der Realität überein, wenn du die wichtigsten parasitären Effekte mit berücksichtigst.
>Was passiert genau mit der Spannung , wenn TVS-Diode aufgewacht ist? >Soweit ich es verstehe. Beim aufwachen der Diode , wird die niederohmig >und entzieht ganzen Strom. Ja, wie bei einer Staumauer: Was höher als die Staumauer will, fließt ab. Dabei reißt die Staumauer aber nicht, sondern bleibt intakt. Wenn der Wasserspiegel also wieder unter die Staumauer sinkt, fließt nichts mehr. >Muss man dann die Spannung etwa abschätzen ? Schau dir noch mal ganz genau dieses Datenblatt an, insbesondere Figure 3: http://pdf.datasheetcatalog.net/datasheet2/a/0a4j6924wkg0guqa98xjtddsphwy.pdf
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