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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik EMV-Störsicherheit - Schutzbeschaltung - bitte um Hilfe


Autor: Dieter (Gast)
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Morgen zusammen!

Ich habe eine Frage an die EMV-Experten unter euch!
Ich selber habe mit der Thematik bis dato noch nicht zu tun gehabt, habe 
aber jetzt eine Schaltung entwickelt, die gegen EMV geschützt werden 
muss.

Daher habe ich einen Eingangskreis entwickelt, um die nachfolgende 
Elektronik zu schützen.

Es handelt sich um einen 4-20mA-Transmitter - die EMV-Belastung sollte 
nach Möglichkeit dieses Analog-Signal nicht groß stören.

Ich habe mich im Vorfeld mal ein wenig informiert über die verschiedenen 
Tests, die durchgeführt werden (u.a. ja HV-Bursts, welche sicher 
ebgeleitet werden müssen).

Hat jemand von euch schonmal näher mit EMV und den Tests zu tun gehabt 
und kann mir eventuell ein Statement geben zu der Schaltung?

Der Eingangsspannungsbereich der Schaltung liegt zwischen 12 und 30V 
(Sollbereich - ein wenig mehr geht auch noch).

Der Varistor ist ein 56V-Typ
Die Ferrite haben 2700R @ 100MHz
PE ist das Metallgehäuse, welches geerdet werden muss

Ich danke jedem um konstruktive Kritik.


Dieter

Autor: oszi40 (Gast)
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-Selbst wenn eine Schaltung "schön" aussieht, kann der Aufbau noch ein 
Fiasko sein.
-Magischer Rauch aus Dioden ?

Autor: Dieter (Gast)
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oszi40 schrieb:
> -Selbst wenn eine Schaltung "schön" aussieht, kann der Aufbau noch ein
> Fiasko sein.
> -Magischer Rauch aus Dioden ?

Kannst du mir evtl. etwas genauer erklären, was du meinst?

Autor: oszi40 (Gast)
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Sorry ich bin nicht Dein EMV-Experte, sondern nur einer, der durch 
Fehler klüger wurde. Du hast 2 Baustellen: Schaltung und Aufbau.

Mein flüchtiger Blick auf die Schaltung wirft Fragen auf.

1.Was ist wirklich wo angeschlossen, wie schwächlich sind Deinen Dioden, 
wie lang sind die Kabel, die Deine Störungen einsammeln, 
Masseverhältnisse, Spannungversorgung,  ...

2.Wenn dann irgendwann alles schön montiert ist, werden noch einige 
wunderliche Effekte auffallen, die allein schon durch die Anordnung von 
Kabeln, Gehäuse, Durchführungen, Stromversorgung usw. möglich sind.

Einiges davon wurde hier im Forum schon gründlich diskutiert 
(Suchfunktion).

Autor: Dieter (Gast)
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Der Varistor ist ein CU3225K35G2-ND 100A 1,1J
SMAJ40 ist ja nichts besonderes - 400W peak pulse
Die beiden Dioden sind lediglich zum Verpolschutz, über einer kann 
mittels Multimeter der Strom abgegriffen werden

Rechts ist der Eingang, links der Ausgang zur Schaltung.

Ist ja erstmal mein Ansatz

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Gegen was soll den geschuetzt werden ? Einfach ein paar Bauelemente mit 
zu verbauen macht wenig Sinn.
Es gibt Symmetrische Stoerungen und Asymmetrische. Gegen HF am Eingang 
alle Pins mit 1nF gegen Masse. Da diese Massnahme bis 3GHz geht, sind 
kurze Wege absolut zwingend. Also je ein 1206 1nF. Burst Entladungen hat 
man dann auch schon. Dann kann man mit den Ferriten kommen und nochmals 
mit einer runde Kondensern. Die Dioden sollen was bringen ?

Autor: Dieter (Gast)
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A...aha Soooo. schrieb:
> Die Dioden sollen was bringen ?

Die einfachen Dioden sind nur zum Verpolschutz.
Direkt am Eingang habe ich ja die 470p / 1kV gegen Masse. Danach halt 
noch Varistor gegen Überspannung zwischen den Terminals und auch die 
TVS-Dioden gegen Masse.

Autor: Me (Gast)
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Verpolschutz kommt hinter die EMV, dort müssen sie nur die gedämpften 
Werte abkönnen.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Waer ein Brueckengleichrichter nicht besser als Verpolschutz ?

Autor: Dieter (Gast)
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Me schrieb:
> Verpolschutz kommt hinter die EMV, dort müssen sie nur die gedämpften
> Werte abkönnen.

Ist doch so.

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Es handelt sich um einen 4-20mA-Transmitter

Was für ein Transmitter?

Kai Klaas

Autor: Dieter (Gast)
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Kai Klaas schrieb:
> Was für ein Transmitter?

Druck

Autor: Christian Gärtner (christiang)
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> Me schrieb:
> > Verpolschutz kommt hinter die EMV, dort müssen sie nur die gedämpften
> > Werte abkönnen.
>
> Ist doch so.

In Europa lesen wir immer noch von links nach rechts. Und auch in der 
Elektronik ist es üblich den Eingang links und den Ausgang rechts zu 
zeichnen. Bei deinem Bild, in dem keine Signalflußrichtungen oder auch 
eindeutige Bezeichner angegeben sind, kann man nur raten und liegt daher 
normalerweise verkehrt.

Zum Verpolschutz: warum zwei Dioden, eine sollte reichen. Mit der 
Zweiten erhöhst du nur die gesamte Flussspannung, die benötigt wird 
(Stichwort: Bürde).
Willst du tatsächlich den Strom über eine Diode messen? Etwas 
ungenaueres gibt es nicht. Die Spannung wird über die kompletten 4-20mA 
ziemlich konstant sein. Für Strommessungen sollte man bei dem 
gebräuchlichen I->U-Wandler (in Fachkreisen Widerstand; Stichwort: 
Shunt) bleiben.
Hinter den Ferriten würde ich auch nochmals jeweils einen C nach Masse 
spendieren.
Für welche maximale Spannung ist die ganze Schaltung denn ausgelegt und 
wo soll sie eingesetzt werden. Je nach Einsatz kannst du dann die 
Spannungsfestigkeit der Cs und der Diode(n) anpassen.

Autor: oszi40 (Gast)
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Fast jedes Ding hat einen Namen, Werte und ein Datenblatt über die man 
diskutieren kann.

Autor: Dieter (Gast)
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Christian Gärtner schrieb:
> Und auch in der
> Elektronik ist es üblich den Eingang links und den Ausgang rechts zu
> zeichnen.

OK, jetzt nochmal umgedreht zur besseren Verständlichkeit.

Also es soll eine Schutzbeschaltung für meine Elektronik sein. Links ist 
nun der Eingang, rechts der Ausgang.

Christian Gärtner schrieb:
> Für welche maximale Spannung ist die ganze Schaltung denn ausgelegt und
> wo soll sie eingesetzt werden. Je nach Einsatz kannst du dann die
> Spannungsfestigkeit der Cs und der Diode(n) anpassen.

Die Schaltung ist für eine Eingangsspannung zwischen 12-30V DC 
ausgelegt. Sie kann problemlos auch noch die 50V verkraften, aber 30V 
reicht definitv aus - die endgültige Spannung liegt dann am Duchbruch 
des Eingangstransistors in der Folgeschaltung. Hier kommt ein FZT651 zum 
Einsatz - der hält 60V CE aus. Hier muss also endgültig Schluss sein.

Die Eingangskondensatoren sollen schnelle Spikes abfangen - sie sind 
1kV-Typen, um auch hochspannungs-Impulse wegstecken zu können

Der Varistor CU3225K35G2 kann Maximum DC 45V / Varistorspannung 56V

Die SMAJ40 hat eine Druchbruchspannung von 44,4 bis 54,3V - 40V-Typ also 
- sie hält kurzzeitig 400W aus

Die Dioden D1 und D2 sind wie gesagt zum Verpolschutz - klar, eine würde 
theoretisch reichen

Die Ferrite haben bei 100MHz einen Widerstand von 2700 Ohm - sie sollen 
hochfrequente Einflüsse drinnen und draussen halten

Der Test-Strom-Abgriff dient nicht der Ermittlung der Spannung über der 
Diode, sondern ein niederohmiges Multimeter in der Einstellung 
Strommessung überbrückt die Diode und zeigt den momentan anliegenden 
Strom an - das funktioniert einwandfrei und sehr präzise

Zuletzt ist noch ein obligatorischer Kondensator von 100n / 50V zwischen 
den Ausgangsterminals

Soweit hatte ich mir das gedacht...

Jetzt sagt ihr, ich solle nach den Ferriten noch je einen Kondensator 
gegen Gehäusemasse schalten - in welcher Größenordnung denn in etwa? 1n 
/ 50V?


Sorry, für die anfangs dann evtl. recht karge Beschreibung meinerseits!

Wie gesagt, es handelt sich um einen 4-20mA Transmitter - das ganze soll 
EMV-gerecht ausgelegt werden.

Ich hoffe, auf nochmalige Resonanz von euch - vielen Dank für alle 
bisherigen Posts!


Dieter

Autor: oszi40 (Gast)
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Der gute Wille ist zu erkennen.
-Ob C3 nutzt oder Deine Anzeige zu träge macht weiß ich nicht.
-In ungünstigen Fällen hast Du mit Deinen Dioden einen Detektor gebaut.
-Ob die Masseführung sinnvoll war zeigt erst der Aufbau.
-Ob Deine Induktivitäten und Kapazitäten das Meßergebnis verfälschen ?
-Wo Deine Geräte Ihren Strom herbekommen weiß ich nicht. Deshalb F23
F23 http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>> Was für ein Transmitter?
>
>Druck

Die Frage war natürlich anders gemeint: Welcher Chip erzeugt den 4-20mA 
Strom?

Oder anders ausgedrückt: Ist das eine Leitung, die eine 
Versorgungsspannung und den 4-20mA Strom führt, oder eine Leitung, die 
den 4-20mA Strom und seinen Rückstrom führt?

Kai Klaas

Autor: Dieter (Gast)
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Es ist ein 2-Leiter-Gerät. Der Chip ist ein AD421.

Dieter

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hhm, Transzorbs gegen Erde schalten macht man eigentlich nur, wenn die 
Schaltung Erdbezug hat. Aber genau das vermeidet man oft gerne bei 
4...20mA Stromschleifen.

>OK, jetzt nochmal umgedreht zur besseren Verständlichkeit.
>
>Also es soll eine Schutzbeschaltung für meine Elektronik sein. Links ist
>nun der Eingang, rechts der Ausgang.

Also, rechts sitzt deine Schaltung, die du schützen willst? Von links 
kommt das Kabel? Hat deine Schaltung denn Erdbezug?

>PE ist das Metallgehäuse, welches geerdet werden muss.

Das Metallgehäuse deiner Schaltung? Warum muß das geerdet werden?

Kai Klaas

Autor: Anja (Gast)
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Mhm,

wenn ich EMV-Prüfer wäre würde ich zuerst auf X2 Pin 3 mit der 
ESD-Pistole schießen. Danach ist die Schaltung garantiert defekt 
(Durchschlag am Drucksensor aufs Gehäuse).

Ist wieder mal typisch: Den Haupteingang doppelt absichern und an der 
Hintertür nicht mal ein Vorhängeschloß.

Gruß Anja

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>wenn ich EMV-Prüfer wäre würde ich zuerst auf X2 Pin 3 mit der
>ESD-Pistole schießen. Danach ist die Schaltung garantiert defekt
>(Durchschlag am Drucksensor aufs Gehäuse).

Genau!

Das wirft eine andere Frage auf: Welche Spannungen hält der Drucksensor 
und die Schaltung gegen das Gehäuse aus?

Das bestimmt dann, welche Spannungen maximal an PS1 und PS2 bei SURGE 
anliegen dürfen. Falls diese Spannung nur relativ klein ist, muß 
ausreichend mit Varistoren oder Transzorbs geklemmt werden, was dann 
aber das freie Floaten der Leitungspotentiale ebenfalls begrenzt. In 
bestimmten Anwendungen ist das aber nicht zulässig.

Oder man nimmt einen Drucksensor, der SURGE-Spannungen aushält. Dann ist 
kein zusätzliche Klemmung erforderlich, sondern lediglich ein Schutz 
gegen ESD, Bursts und HF, was beispielsweise mit einem ausreichend 
spannungsfesten 10nF Cap bewerkstelligt werden kann.

Kai Klaas

Autor: Michael (Gast)
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Bei langen Leitungen wird normalerweise mit 2.5kV Surge geprüft (welche 
Norm wird angesetzt?). Dann sind deine Eingangskondensatoren kaputt. Ich 
würde zuerst Gleichtakt L, Gegentakt L dann C Gleichtakt gegen PE dann C 
Gegentakt.

Ca. Seite 5 CAN nur mit zusätzlichen Gegentaktschutz

Michael

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