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.
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.
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?
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!
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...
