Hallo,
folgende Frage an die Experten:
Ich habe einen binären Eingang der mit 230VAC beaufschlagt werden kann.
Darin befinden sich Bauteil die den Strom über den Optokoppler regeln.
Soweit alles gut..
Es kam nun folgende Frage auf:
lt. DB ist der max. zulässige Strom durch die LED im Optokoppler 60mA ,
gegen ich davon aus dass es bei einem Fehlerfall zum Ausfall der
Stromregelung kommt fließt mehr Strom ggf. liegt dann sogar die voll
Spg. am Optokoppler an. Der Optokoppler geht kaputt soweit ok, aber wie
kann ich dann sicherstellen das nicht auch meine galvanische Trennung
durch schlägt (EN 61010-1).
Die Optokoppler sind lt. EN 60747-5-5 zertifiziert aber was bedeutet
dies für meinen Fall? da geht man sicher nicht vom Störfall aus.
In der UL gibts Forderungen zb. vor einem Varistor eine Sicherung
einzubauen. Wäre dies ggf. auch erforderlich um die im DB genannten
Grenzen nicht zu überschreiten?
Patrick
Dein Optokoppler ist vom Eingang zum Ausgang eine sichere galvanische
Trennung, unabhängig davon, ob sein Eingang intakt ist, oder nicht.
Guckst du hier:
http://www.vishay.com/docs/83707/83707.pdf
Das Dokument haben ich auch schon gefunden. Darin finde ich aber diesen
Satz:
..
Limit values are generally higher than the maximum ratings.
They indicate whether and if additional components are
required in the circuit to ensure safe electrical isolation in
case of failure in the surrounding circuitry
..
ich interpretiere dass so, wenn die "Limit Values" überschritten werden
externe Bauteile benötigt werden die begrenzen. Oder hab ich was
überlesen?
Patrick schrieb:> ich interpretiere dass so, wenn die "Limit Values" überschritten werden> externe Bauteile benötigt werden die begrenzen.
exakt das sagt "are required" aus.
was würde sich denn, wenn dem so ist, als "Sicherung" anbieten? eine
normale Sicherung braucht viel Strom damit diese auslöst.. man ist dann
gleich über dem Grenzwert ..
Hat jemand eine Schaltungsvorschlag?
Z.B. beim CNY17 ist der "Limit Value" nicht 60 mA, sondern 400 mA.
Bei ≤ 230 V genügt dafür ein Vorwiderstand von ≥ 575 Ω.
Wie sieht denn die bisherige Strom-Regelungs-Schaltung aus?
Stimmt, einen Widerstand allein als Sicherung zu missbrauchen wäre keine
gute Idee.
Die 400 mA stehen in dem CNY17-Datasheet von Vishay.
Eine Sicherung, die unterhalb von 400 mA auslöst, sollte einfacher
aufzutreiben sein.
Patrick schrieb:> ich interpretiere dass so, wenn die "Limit Values" überschritten werden> externe Bauteile benötigt werden die begrenzen. Oder hab ich was> überlesen?
ok, aber Dich interessiert doch eigentlich nur, ob es bei einem Fehler
im Primärkreis (LED vom Optokoppler) einen Durchbruch zum Sekundärkreis
(Phototransistor vom Optokoppler)geben kann. Dafür ist nur die
Isolationspannung vom Optokoppler relevant und die ist in jedem Fall
höher als Deine Netzspannung
@ Oleg Ayranov (oga)
>ok, aber Dich interessiert doch eigentlich nur, ob es bei einem Fehler>im Primärkreis (LED vom Optokoppler) einen Durchbruch zum Sekundärkreis>(Phototransistor vom Optokoppler)geben kann. Dafür ist nur die>Isolationspannung vom Optokoppler relevant und die ist in jedem Fall>höher als Deine Netzspannung
VORSICHT! SOOO einfach ist es glaube ich NICHT!
Die Isolationsspannung eines Optokopplers ist nur DANN gegeben, wenn die
LED am Eingang NICHT durch massiven Überstrom verbrennt! Denn die
Isolierstrecke ist klein und dünn!
Damit das nicht passier, braucht man halt mehrfache Vorwiderstände und
Varistoren bzw. Suppressordioden. Die Sicherung kommt dann als
Primärschutz dazu. Es gibt die bei runter auf 30mA.
Oleg Ayranov schrieb:> Dafür ist nur die> Isolationspannung vom Optokoppler relevant
Auf einen zusammengeschmolzenen Optokoppler dürfte das Datenblatt nur
noch begrenzt anwendbar sein.
Georg
Georg schrieb:> Auf einen zusammengeschmolzenen Optokoppler dürfte das Datenblatt nur> noch begrenzt anwendbar sein.
Also ich kenne die Schaltung nicht, aber die LED hängt wohl kaum direkt
am Netz, da wird schon mindestens ein Widerstand in Reihe sein. Also
haben wir 2 Fälle:
1. LED kaput und schliesst kurz. Der Netzstrom fliest weiter über den
Seriewiderstand und ehöht sich minimal.
2. Led kaput und trennt den Kreis. Die Netzspannung ist zwar noch
vorhanden, aber es fliest kein Strom mehr.
Was soll den Koppler zum Schmelzen bringen?
>Was soll den Koppler zum Schmelzen bringen?
Leider scheint der Optokoppler eben nicht an einem Widerstand sondern an
einer (Konstant-) Stromquelle zu hängen die mit Netz gespeist ist. Geht
der Transistor in der Stromquelle hops (Kühlungsausfall, ESD, denkt dir
was...) liegt Netz am Optokoppler bis er glüht. Ein Vorwiderstand währe
eine Möglichkeit, oder ein anderes strombegrenzendes Bauteil mit
ausreichender Spannungsfestigkeit. Das dürfte auch ein weiterer
Transistor in Reihe mit entsprechender Ansteuerung sein. Quasi 2
Stromquellen in Serie von denen eine immer in der Sättigung ist und nur
im Fehlerfall begrenzt.
viel Erfolg
Hauspapa
Ich würde einfach eine Crowbar mit einem Triac und TL431 über den
Eingang des OK setzen und eine Sicherung 80mA von der KSQ aus.
Die Crowbar löst sehr schnell aus und killt mit Hilfe des Triac die
Sicherung.
Beispielschaltung für so eine Crowbar liefert das Ti-Datenblatt vom
TL431.
Anselm
@ Anselm 68 (anselm68)
>Ich würde einfach eine Crowbar mit einem Triac und TL431 über den>Eingang des OK setzen und eine Sicherung 80mA von der KSQ aus.
Das macht kaum einer. Erstens weil es viel zu aufwändig ist und zweitens
weil eine Crow bar im allgemeinen nicht sooo schnell reagiert, wie es
Surgepulse u.ä. sind.
Aber das Problem ist kein wirkliches. Millionen Schaltungen
funktionieren prima, allein mit ausreichend spannungsfesten
Vorwiderständen. Die halten auch Surge aus. Auch der Optokoppler.
Hallo,
lt. div. Normen zb. UL wird im Fehlerfall angenommen das alle Halbleiter
einen Kurzschluss darstellen. D.h es liegt die volle Netzspg. über dem
Optokoppler an. Nun könnte man eine Vorwiderstand einbauen, aber der ist
auch (lt. Norm) nicht dazu geeignet als "Sicherung" zu wirken da dieser
bei einem Durchschlag öffnen oder auch als Brücke wirken könnte. Das
nimmt keine Prüfstelle ab.
Ich frage mich nur ob eine Sicherung zulässig ist da die ja auch den
X-fachen auslöse Strom braucht und man dann gleich wieder dabei ist die
MAXIMUM SAFETY RATINGS zu überschreiten.
Wo gibts so kleine Sicherungen die für 230V geeignet sind?
Patrick schrieb:> einen Sicherungswiderstand hatte ich schon geprüft, der hält dann leider> die Surge Prüfung nicht aus..
Kommt darauf an welchen Widerstand Du nimmst. Firstohm produzieren eine
SSR Serie (Surge Safety Resistor), die sollten es tun.
>lt. div. Normen zb. UL wird im Fehlerfall angenommen das alle Halbleiter
einen Kurzschluss darstellen.
Du musst schon ziemlich hohe Anforderungen haben wenn mehr als nur
Einzelfehler abzufangen sind. Einschränkend natürlich: Common cause
Fehler und Fehler die unbemerkt bleiben können. Da kann der Doppelfehler
wahrscheinlich genug sein um relevant zu werden.
Wie man die Funktionsfähigkeit einer Schutzeinrichtung nachweist, die
praktisch nie im Eingriff ist könnte noch interessant werden.
Vor ESD und Burst sollte man nicht zuviel Angst haben, mit sauberem
Design lässt sich das in den Griff bekommen. Evtl. musst Du halt noch
einen kleinen X-Kondensator und etwas drumherum spendieren. Murata hat
da auch etwas in SMD zu bieten.
viel Erfolg
Hauspapa
Sorry, hatte Dich falsch verstannden.
Du willst also Vorwiderstand und Sicherung in einer Komponente vereint.
Ja, aber worauf soll die Sicherung denn ansprechen, wenn sie in der Lage
sein soll den Surge auszuhalten?
Die Anforderung Deiner Anwendung kenne ich nicht, einige verlangen aber
daß das Schutz- bzw. Trennelement (Optokoppler) auch im Fehlerfall nur
mit seinen Bemessungsdaten beaufschlagt wird (manchmal sogar nur mit 2/3
ihrer Nennwerte), zusätzlich auch auf der Sekundärseite.
Das Vishay Papier will genau das ausdrücken. Es gibt auch welche zu
Luft- und Kriechstrecken, auch im Koppler. Ein sicherheitstechnisch
kritischer Fehler geht mit einer Karbonisierung einher.
Ist ein digitaler 5/24V Signal Eingang wie von Dir beschrieben vor
Netzspannung zu schützen, wird gerne eine Sicherung in Reihe mit einem
Widerstand, anschliessend eine/mehrere Zenerdioden nach Masse
geschaltet, verwendet. Manchmal wiederholt sich diese Topologie mit
kleinen Änderungen in den elektrischen Werten, je nach
Wunsch/Anforderung zur Reparaturfähigkeit (Verguss).
Dann folgt der Optokoppler, teilweise hat es auch weitere Bauelemente
(--> EMV Schutz lass ich mal aussen vor).
Netzspannung bedeutet 250V, das besondere ist, Sicherung und Widerstand
müssen hierfür bemessen sein.
Das Schaltvermögen der Sicherung (Typ G oder eine SMD Version) reicht
oft nicht aus, den prospektiven Kurzschlussstrom der Netzquelle
abzuschalten, der wird in den Fällen (230V, Industrie/Haushalt, CAT II
Umgebung) mit 1500 A angenommen. Daher ein zusätzlicher Widerstand.
I^2t von Sicherung, Pv des R und die Belastung der Z-Diode müssen
zueinander passen, ist ein wenig tricky. Akzeptiert sind
Datenblattangaben, sind diese nicht vorhanden werden 10 Muster gemessen.
Dimensionierung und detailierte Schaltungsdetails will und darf ich
nicht zeigen, warum muss ich nicht erklären.
Aber für einen Ansatz reicht es...
UL ist erst mal direkt Anforderung aber die 61010-1, aber wenn die
Schaltung passt spare ich mir ein späteres Redesign..
Der binäre Eingang kann regulär mit bis zu 230V beaufschlagt werden,
dafür ist der Stromregler da der die LED speist.
Das man sich nur innerhalb der MAXIMUM SAFETY RATINGS der Optokoppler
bewegen darf leuchtet mir zwischenzeitlich ein. Es ist aber in der Tat
die Frage wie man das bewerkstelligen kann ohne diese Ratings zu
überschreiten.
Das Ausschaltvermögen eine kleinen 80mA Sicherung beträgt 35A, nach
deinen Angaben müsste ich eine 6 Ohm Widerstand in Reihe schalten um den
Strom zu begrenzen
