Hallo Leute,
ich wollte euch mal nach eurer Meinung fragen.
Bin recht unerfahren was ESD- und EMV-Schutzschaltungen angeht.
In sämtlicher Literatur, welche ich zu Rate gezogen haben kommt
im Layout nach dem Stecker möglichst nahe eine TVS-Diode, dann eine
Ferritperle und dann noch optional ein Kondensator bevor es über einen
Strombegrenzungswiderstand ins IC geht.
Nun meint mein erfahrener Kollege, die bessere Reihenfolge wäre:
Stecker, L, C, TVS, R, IC.
Was meint ihr?
Hat er Recht damit?
Grüße Herbi
@Herbi (Gast)
>im Layout nach dem Stecker möglichst nahe eine TVS-Diode, dann eine>Ferritperle und dann noch optional ein Kondensator bevor es über einen>Strombegrenzungswiderstand ins IC geht.
Ja.
>Nun meint mein erfahrener Kollege, die bessere Reihenfolge wäre:>Stecker, L, C, TVS, R, IC.
Nicht wirklich. Denn die TVS muss die ganze böse Energie schlucken, hat
dann aber immer noch ein wenig Überspannung gegenüber dem normalen
Betriebsfall (Klemmsspannung der TVS-Diode). Diese kleine Überspannung
wird durch einen Längswiderstand strombegrenzt. Der optinale LC-Filter
kann sehr schnelle Transienten bei ESD dämpfen.
>Hat er Recht damit?
Eher nicht. Denn dann müsste die Längsinduktivität die hohen Pulsströme
aushalten, das ist eher ungünstig.
Eine Schaltung für hohe Pulsbelastungen hat am Eingang einen
Gasableiter, dann eine Längsdrossel und dann eine TVS. Der Gasableiter
schluckt die große Energie, ist aber etwas langsam (100-1000ns
Zündzeit). Darum muss in der kurzen Zeit die Längsdrossel den
Stromanstieg und die deutlich schnellere TVS-Diode die Spannung
begrenzen.
Hallo,
> Herbi schrieb:> In sämtlicher Literatur, welche ich zu Rate gezogen haben kommt> im Layout nach dem Stecker möglichst nahe eine TVS-Diode, dann eine> Ferritperle und dann noch optional ein Kondensator bevor es über einen> Strombegrenzungswiderstand ins IC geht.> Nun meint mein erfahrener Kollege, die bessere Reihenfolge wäre:> Stecker, L, C, TVS, R, IC.> Was meint ihr?> Hat er Recht damit?
Nicht wirklich.
Allerdings hängt die Art und Reihenfolge von Schutzbeschaltungen davon
ab, welcher Art Leitung man schützen will, welche Art Störungen man
erwartet, welche Fehlbedinungen am ehesten zu erwarten sind und welche
konkrete EMV-Norm einzuhalten ist.
Bei vielen Anwendungen, wo mit einem sehr hohen Energielevel und hohen
Spannungen der Störung zu rechnen ist, kommt das leistungsfähigste
Schutz-BE zuerst (Gasableiter, Suppresordioden).
Das wird z.B. typisch bei Stromversorgungleitungen so sein.
Bei anderen Anwendungen, wo der externe Störlevel nicht so hoch zu
erwarten ist aber man z.B. mit Verpolung von Leitungen zu rechnen ist,
kann auch zuerst ein strombegrenzendes Element (R,L,Polyswitch, auch
Verpolschutzdiode) eingesetzt werden und erst danach die Transzorbdiode.
Siehe auch Schaltung im Anhang.
Diese Schaltung schützt die RS485-Treiber und die Terminierung vor
Überspannung, falls mal ein Depp versehentlich die 24V-Leitungen an die
Signalklemmen montiert ;-) Überspannung mit hoher Energie sind auf den
differentiellen Leitungen (twisted pair und Schirm) nicht zu erwarten.
Nur als Gleichtaktstörung können sehr hohe Pegel z.B. bei Blitzschlag
auftreten. Dagegen helfen aber die Gasableiter mit Ableitvermögen bis
2kA,
welche natürlich gleich direkt hinter die Klemmen kommen.
Z.B. bei Stromversogung per 24V-NT gibt es 2 sehr unterschiedliche
Fälle.
1) Versorgung aus einem NT, das innerhalb des Systems liegt und vom
Hersteller vorgegeben ist. In diesem Fall setze ich z.B. gern zuerst
eine Verpolschutzdiode an Versorgungseingänge.
2) Die Stromversorgung kommt von einem externen NT, welches der
Betreiber selber irgend wo beistellt. In dem Fall muß die Zuleitung bei
der Blitzschlagprüfung mit einem hohen Spannungspegel von 2,5kV geprüft
werden.
Das halten nur sehr robuste Suppressordioden aus (ab Bauform SMC)
http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/littelfuse_tvs_diode_smcj_datasheet.pdf.pdf
oder noch größer (SMD) und die Schutzdioden brauchen auf der LPL auch
noch einiges an Kühlfläche, damit sie sich bei der alternierenden
Beaufschlagung der Störimpulse sich nicht selbst auslöten oder
wegbrennen.
Gruß Öletronika
Hallo Falk,
> Falk B. schrieb:> Eine Schaltung für hohe Pulsbelastungen hat am Eingang einen> Gasableiter, dann eine Längsdrossel und dann eine TVS. Der Gasableiter> schluckt die große Energie, ist aber etwas langsam (100-1000ns> Zündzeit). Darum muss in der kurzen Zeit die Längsdrossel den> Stromanstieg und die deutlich schnellere TVS-Diode die Spannung> begrenzen.
So richtig kann ich deine Erklärung noch nicht nachvollziehen.
Welcher Art Drossel meist du? Doch keine normalen EMI-Ferrite?
Die Spannung am Gasableiter liegt in der Regel ja viel höher als die
Begrenzung durch die TSV. Bei dem, was du oben beschreibst, würde wohl
trotzdem irgend ein Element steben (Drossel oder TSV).
Extrem hohe Spannungen mit hoher Energie treten in Natura ja
hauptsächlich als EMP bei Blitzschlag auf. Zum Glück sind die ja nicht
so extrem steil.
Bei der Kombination von Gasableitern und TSV-Dioden geht es IMHO oft um
unterschiedliche Aspekte der Störung.
ich setze üblicherweise Gasableiter für Schutz vor Gleichtaktstörungen
ein und die schwächeren TSV mit viel geringerer Ansprechspannung als
Schutz vor differentiellen Störungen.
Bei der Anordnung von Gasableiter mit nachfolgenden TSV müßte dazwischen
ein strombegrenzendes Element das sehr leistungsfähig ist, also z.B. ein
dicker Drahtbewickelter Leistungswiderstand oder eben eine ziemlich
dicke Drossel, oder?
Gruß Öletronika
@U. M. (oeletronika)
>So richtig kann ich deine Erklärung noch nicht nachvollziehen.>Welcher Art Drossel meist du? Doch keine normalen EMI-Ferrite?
Doch, mehr oder weniger schon. Das sind natürlich immer recht kleine
Werte im 1-2stelligen uH-Bereich.
>Die Spannung am Gasableiter liegt in der Regel ja viel höher als die>Begrenzung durch die TSV. Bei dem, was du oben beschreibst, würde wohl>trotzdem irgend ein Element steben (Drossel oder TSV).
Nein. Denn die Brennspannung der Gasableiter ist relativ gering, so um
die 10-20V.
>ich setze üblicherweise Gasableiter für Schutz vor Gleichtaktstörungen>ein und die schwächeren TSV mit viel geringerer Ansprechspannung als>Schutz vor differentiellen Störungen.>Bei der Anordnung von Gasableiter mit nachfolgenden TSV müßte dazwischen>ein strombegrenzendes Element das sehr leistungsfähig ist, also z.B. ein>dicker Drahtbewickelter Leistungswiderstand oder eben eine ziemlich>dicke Drossel, oder?
So in der Richtung. Aber die Drossel arbeitet kaum mehr als 1us, bis der
Gasableiter gezündet hat. Aber in der Zeit muss sie schon recht hohe
Spannungen aushalten und auch ordentlich Strom.
U. M. schrieb:>> Falk B. schrieb:>> Nein. Denn die Brennspannung der Gasableiter ist relativ gering, so um>> die 10-20V.>> Die üblichen Gasableiter für LPL gehen doch erst bei Minimum> Zündspannung von über 60V los.
Zündspannung > Brennspannung
Bei der Brennspannung darf die TVS nicht mehr leiten.
Aber zusammen mit der Induktivität vor der TVS muss sichergestellt sein,
daß die TVS nicht verhindert, daß der Gasableiter überhaupt mal die
Zündspannung erreicht und zündet. Sonst brennt die TVS bald darauf ab.
