Hallo zusammen, ich habe ich Problem bei der HV-Spannungsmessung mit einem ISO124. Die Schaltung im Anhang funktioniert bereits seit einiger Zeit wunderbar im Bereich von 0-500V, allerdings ist Sie noch nicht besonders robust gegen Störungen. Sobald ich meinen Wechselrichter takten lasse kann ich das Spannungssignal vergessen. Hat jemand Erfahrung mit dem Bauteil? Heute habe ich schon mal versucht den Ausgang bevor er auf den ADC Eingang des Controllers geht mit 1,2kOhm zu belasten - hat allerdings nur marginale Verbesserung gebracht. Im Datenblatt habe ich gerade gelesen, dass man den Ausgang mit bis zu 15mA belasten kann. Welchen Wert könnt Ihr empfehlen, und gibt es weitere Maßnahmen um das Teil zum spielen zu bringen? Bei der Wahl der beiden DCDC-Wandler bin ich mir unsicher ob diese ohne diskreten Masseausgang funktionieren können? Muss ich jeweils auf HV und LV Seite die Masse durch zwei Widerstände gegen über der Versorgung symmetrieren? Danke für Hilfe! Jedi
Wenn das Layout genauso grauenvoll ist wie der Schaltplan, dann sind solche Problemekein Wunder. Es ist noch nicht einmal ersichtlich, inwieweit in der Schaltung galvanische Trennung realisiert ist. Es fehlen Verbindungen, ein GND-Pin hängt in der Luft. Was genau diese LC-Kombinationen sollen ist auch nicht ersichtlich. Womöglich sind dann noch Speicherdrosseln verbaut? Am Spannungsregler fehlt auch ein Eingangskondensator.
Keine Sorge. Das Layout ist schon ordentlich gemacht. Ich kann hier nicht den vollständigen Schaltplan hochladen. Die Schaltung ist qauasi exakt aus dem Datenblatt des ISO124 entnommen. Die Drosseln gehörten zum Filter der Versorgungsspannung - jeweils auf HV und LV Seite. Die galvanische Trennung ist doch ersichtlich. Danke für die nützlichen Hinweise :P
Dann poste mal den Schaltplan als PNG. Entweder verstehst du etwas anderes unter Schaltplan oder Eagle hat beim einlesen den Schaltplan völlig auseinandergerissen. Ich sehe da zum Beispiel nämlich nur zwei Pins, die mit GND bezeichnet ist, das müssen aber völlig verschiedene getrennte Netze sein. LCL-Filter sind ganz nett, können aber Probleme bereiten, wenn sie falsch ausgelegt wurden. Außerdem fehlen immer noch Verbindungen und der Eingangskondensator am Regler. Also massive Fehler im Schaltplan. Dass das Layout dann ordentlich ist kann ich nicht glauben.
Wir wollen Bilder! Schaltplan, Board, Layout! Wie hoch sind die externen Felder? Was tust Du an Abschirmung noch ran?
Das Layout enthält noch viele weitere Komponenten und kann nicht veröffentlich werden. Ich habe genau zwei Fragen: 1. Mit wieviel Ohm belastet Ihr den Ausgang des ISO124 bzw. mit welchem Strom? Mein Ausgangssignal liegt zwischen 0V und 2,8V (bei 450V). 2. Ist es bei der Versorgung des ISO124 notwendig, dass man die +-7,5V aus dem 15V-DCDC-Wandler mit Widerständen gegenüber der Masse symmetriert, oder reicht die Symmetrierung durch die Filterkondensatoren aus? Danke und Gruß!
Symetrierung durch Filterkondensatoren: lustig. Hast Du Dir mal das Datenblatt angeschaut? Bau genau das nach, alles andere, mit weniger Bauteilen, ganz besonders weniger Kondensatoren, erreicht bei weitem nicht die Werte. Und super wichtig: Vergiss nicht, die Masse der Versorgungsspannung der Eingangsseite irgendwie mit der Masse Deines Messobjekts zu verbinden. An den ISO kannst Du am Ausgang 50 Ohm packen, von mir aus noch noch 10 k parallel.
Angehängte Dateien:
Ich hab jetzt mal einen Screenshot der Eingangsseite gemacht. Du siehst HV- (also Masse des Messobjekts) ist nicht ohmsch mit der Masse der Spannungsversorgung verbunden. Was schlägst Du vor? jeweils 10kOhm von DCDC-Ausgang +7,5V nach Masse HV- und DCDC-Ausgang -7,5V nach Masse HV- ? Das Gleiche dann auf der Ausgangsseite? 50 Ohm am Ausgang wären aber 2V Ausgangsspannung schon 40mA Belastung. im Datenblatt stehen +-15mA. Bist Du sicher?
Mach lieber mal einen Screenshot von Deinem Schaltplan. Auf dem Bild sieht man nix. 50 Ohm in Reihe zum Ausgang, nicht parallel. 10 k als Last.
Zur Erdungsproblematik: http://www.eetimes.com/design/analog-design/4009999/Avoid-common-problems-when-designing-op-amp-and-in-amp-circuits Wenn Du keine ohmsche Verbindung Deiner Versorgung zur Messspannung hast, wirst Du nicht auf einen grünen Zweig kommen!
Jedi82 schrieb: > Ich hab jetzt mal einen Screenshot der Eingangsseite gemacht. Ok, wie befürchtet. Da dürften einige Verletzungen von Spannungsabständen sein, sofern berührbare Schaltungsteile dabei sind wäre das Layout lebensgefährlich. Wenn dieses "DC-DC" wirklich der Original-Footprint des Schaltreglers entspricht, dann wird der ganz sicher nicht für solche Spannungen geeignet sein. Schon gar nicht für die Common-Mode-Sprünge, die bei einem Wechselrichter auftreten. Aber das nur am Rande. Die Wahl der Bauteile ist (gelinde gesagt) unglücklich. Es gibt Isolationsverstärker, die mit einer einfachen Versorgungsspannung auskommen und dabei noch wesentlich günstiger sind. Und dazu kommt immer noch, dass das LCL-Filter bestenfalls unnötig ist, und schlimmstenfalls die Schaltung unbrauchbar macht.
vielen Dank schon mal für die Mühe! Was kann ich denn jetzt kurzfristig tun, um die Messung zum Laufen zu kriegen. Das Layout kann ich gerne nochmal neu machen, aber nächste Woche muss das Teil erst mal auf einem Prüfstand funktionieren. Ich würde jetzt mal versuchen zwischen HV- und Versorgungsspannung mit Widerständen für die ohmsche Verbindung zu sorgen. Wie es scheint kennst Du Dich gut mit zu verwendenden Bauteilen aus. Die Schaltung ist aus der Not entstanden und sollte eigentlich nicht in meinem Entwicklungsumfang liegen. Nun gut, jetzt muss ich mich damit beschäftigen. Welchen Isoverstärker kannst Du empfehlen und welche DCDC-Wandler. Die kleinen DCDC-Würfel, die ich aktuell verwende sind kurzfristig 2000VDC tauglich, lange müssen Sie nicht funktionieren ~ 100h vielleicht für's erste. Besten Dank für den Support!! Jedi
Von welchem Typ ist dieser DC-DC-Wandler? Das Problem ist, dass das anscheinend 2,54mm-Raster ist. Das kann nicht für hohe Isolationsspannungen geeignet sein. Allerdings ist auch immer noch nicht klar, welche Isolationsspannung überhaupt benötigt wird. Außerdem sieht man auch nicht, ob sich die Masse der Spannungsmessung auf einem getakteten Potential von deinem Wechselrichter bezieht. In diesem Fall entstehen recht hohe Potentialsprünge, und solche integrierte DC-DC-Wandler haben da manchmal ihre Probleme. Einen konkreten Typen kann ich aber nicht empfehlen, wir bauen die Wandler selbst. Rein von der Platzierung des DC-DC-Wandlers würde ich es so machen, dass man unter Isolationsverstärker und Wandler einen einzigen Graben hat und man nicht die Kleinspannung durch die Hochspannungsinsel zieht. Ganz besonders, wenn es aufgrund elektrischer Sicherheit relevant ist. Ansonsten würde ich mir eben noch einmal die Versorgungsspannung anschauen, ob dieser LCL-Filter nicht das Schwingen anfängt. Zuerst einmal dringen prüfen, ob da nicht evtl. Speicherdrosseln verbaut sind, diese unbedingt herausschmeißen, die sind als Filter völlig ungeeignet. Ein einfaches Filter aus Ferrit und C reicht da normalerweise völlig aus. Oder eben Entstördrosseln verbauen und vielleicht noch ein R (1-10 Ohm) in Serie und evtl. auch parallel (~100 Ohm) zum L. Im Layout ist die Platzierung der Widerstände noch etwas unglücklich, da zwischen den Reihen doch eine relativ hohe Spannung anliegt und der Abstand sehr niedrig ist. Das wird aber wahrscheinlich erst einmal keine unmittelbaren Probleme machen, ich würde es aber anders machen. Als Isolationsverstärker gibt es von einem Hersteller Teile mit einer einfachen 5V-Versorgung und differentiellen Ein- und Ausgängen. Der Name des Herstellers ist mir jetzt entfallen (ich glaube ganz gehörte der zu Hewlett Packard). Auf jeden Fall habe ich den schon öfters bei solchen Anwendungen gesehen, bei Geräten die in Serie für die Industrie gebaut wurden.
Was noch nicht ganz klar ist... sind diese 500V isoliert gegen die andere Seite, oder sind die 500V gegen die andere Seite? Denn um 500V gegen Gnd zu messen braucht man keinen Isolierverstaerker. 500V bedeuten 5mm Isolation auf der Leiterplatte.
Genau genommen sind es max. 450V, welche isoliert gegen die Niedervoltseite sind. Ich werd mich jetzt mal an die Fehlersuche machen und berichten. Gruß, Jedi
So. Mit ein paar Maßnahmen funktioniert die Schaltung vorerst. Die 4 Induktivitäten des PI-Filters habe ich mit 0 Ohm überbrückt. Dann habe ich mit jeweils 1,5kOhm die Ausgänge der DCDC Wandler mit der jeweiligen Bezugsmasse verbunden. Auf der HV-Seite war die Kapazität des Filters ein mit 100pF viel zu klein. Die ist jetzt 2.2nF. Damit wird auf HV Seite schon mal mit RC=1µs gefiltert. Über die SW kann ich den Ausgang je nach Bedarf filtern. Ohne Filter habe ich Peaks von max.25mV auf dem Grundsignal. Das entspricht beim Messbereich von 400V ca. 5V Abweichung bei einer Bandbreite von 50kHz. Mit nachgelagertem SW-Filter habe ich ca. 1V Abweichung... Das reicht für den Sonntag und die kommende Woche. Danke für die Tipps!
Störungen, die von einem vergurkten Layout kommen in Software ausfiltern zu wollen ist auch ein interessanter Ansatz ;-)
Woher willst Du wissen, dass das Layout verkorkst ist? Alleine meine DCDC-Wandler haben laut Datenblatt typisch 32mV Ripple / Noise, max 55mV. Da lieg ich mit meinem Ausgangssignal praktisch genau drinnen. Das Layout ist also nicht schlecht. Und nur weil ich ich SW filtere ist das noch lange kein Nachteil. Ich hab ein schwach gefiltertes analoges Signal für den analogen Watchdog, der z.B. für ein schnelles Abschalten des Wechselrichters notwendig ist, und für andere Funktionen kann ich mir ein schönes Signal formen...
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