Hallo zusammen, ich versuche gerade eine Schaltung (Platine) nachzuvollziehen. Leider gibt es die Firma, die das Gerät hergestellt hat, nicht mehr. Folgenden Ausschnitt verstehe ich nicht ganz. Zur Funktion: Hier wird von einem Optokoppler aus eine Spannung von +72V geschaltet. Bei der Last handelt es sich um einen Heizung für eine Industriearmatur (Damit sie im Winter nicht einfriert). Also eine ohmsche Last. Kann mir jemand erklären, wozu die Zener Diode D2 da sein soll? Ich verstehe die Funktion nicht... Vielen Dank für sachdienliche Hinweise ;) Thorsten
Angehängte Dateien:
-
schaltung.png
5,4 KB
:
Verschoben durch Moderator
THORsten schrieb: > Ich verstehe die Funktion nicht... Sieh es mal so, dass da jemand nicht die Heizung sondern eine Stromquelle anschließen könnte. Dann wären die Bauteile hilfreich. Das ist übrigens keine simple Z-Diode, sondern eine TVS Diode. Und wenn du danach googelst, dann findest du auch heraus, wofür der Entwickler die vorgesehen hat. Und immer im Kopf behalten: es gibt auch schlechte Hardwareentwickler...
Beitrag #5448085 wurde von einem Moderator gelöscht.
72V / (6k8+15k) * 6k8 = 22.45. UGSmax des IRF5210 ist 20V. Die P6KE100 ist kein Schutz, der MOSFET wird sowieso gegrillt. Auch bei Kurzschluss am Ausgang hilft niemand dem MOSFET. Die Erklärung für die Schaltung: Der Entwickler war dumm.
Guten Morgen, vielen Dank für eure Antworten. @MaWin: Damit erklärst auf jeden Fall schon mal zwei Umstände: 1) Die Platine musste tatsächlich regelmäßig zur Reparatur (Der Grund war angeblich "Gewitterschaden") 2) Die Herstellerfirma existiert nicht mehr. @Lothar: Ahaaa - ok, so herum habe ich das noch nicht betrachtet. Verstehe ich das richtig, dass bei Strom von außen (a) die Diode D1 dafür sorgt, dass die Spannung nicht beim Mosfet ankommt und (b) stattdessen die Diode D2 aufmacht und den Strom dann nicht nur gegen GND ableitet, sondern auf dem Weg dahin auch verbrät? ....sofern die eingehende Spannung größer als die Breakdown-Voltage (min. 95V / max. 105V) ist? Könnte das ein ESD Schutz sein? Dann jedoch: Die Diode D1 hat eine Spitzensperrspannung von 100V. Selbst wenn bei höherer Spannung die TVS Diode aufmacht, wäre es dann nicht trotzdem Zufall, welchen Weg der Strom jetzt nimmt? Oder sind die TVS Dioden garantiert schneller auf als die SM5401 kaputt? LG, Thorsten
THORsten schrieb: > und den Strom dann nicht nur gegen GND ableitet, sondern auf dem Weg > dahin auch verbrät? Der Strom wird nicht "verbraten", sondern bestenfalls die Leistung, die durch ihn entsteht. Allerdings ist das hier nur in begrenztem Maß möglich, denn die TVS-Diode ist eigentlich nicht zur dauerhaften Spannungsbegrenzung geeignet, weil sie den Strom bei den 95V, bei denen sie zu leiten beginnt, nur sehr kurz ableiten kann. Die TVS-Diode hat "600W peak pulse capability at 10/1000μs waveform", sie kann also nur kurze ESD-Impulse ableiten. > Dann jedoch: Die Diode D1 hat eine Spitzensperrspannung von 100V. Selbst > wenn bei höherer Spannung die TVS Diode aufmacht, wäre es dann nicht > trotzdem Zufall, welchen Weg der Strom jetzt nimmt? Oder sind die TVS > Dioden garantiert schneller auf als die SM5401 kaputt? Naja, die D1 geht ja nicht bei 101V gleich sofort kaputt, sie hilft aber tatsächlich nicht wirklich. Und vor Allem kommt es jetzt auf das Layout an: die TVS-Diode muss direkt an den Anschlussklemme sitzen, damit so ein Spannungsimpuls gleich gar nicht auf die Leiterplatte kommt. Dann ist sie mit einer "Fast response time: typically less than 1.0ps from 0 Volts to BV min" auch schnell genug, um dort einzugreifen. > 1) Die Platine musste tatsächlich regelmäßig zur Reparatur Was war dann jeweils kaputt? > (Der Grund war angeblich "Gewitterschaden") Dort hängt also eine längere Leitung dran, die ins Freie führt? Und in die ESD-Impulse von Gewittern einkoppeln können? Dann ist die TVS-Diode als ESD-Schutz durchaus sinnvoll. Allerdings hätte ich zwischen diese Diodenverbindung und die einkoppelnde Heizung noch eine (Gleichtakt)Drossel gesetzt, um den Stromanstieg auf diese Weise zu verlangsamen. MaWin schrieb: > UGSmax des IRF5210 ist 20V. Und auch wenn der dann auf dem Labortisch nicht gleich kaputtgeht, muss von aussen nicht viel mehr dazukommen, um das Gateoxid zu durchschlagen. > 72V / (6k8+15k) * 6k8 = 22.45. Und dazu kommt noch, dass die 72V evtl. auch mal 75V oder gar 80V sind. Dazu muss nicht mal unbedingt ein Gewitter in der Nähe sein. Ein kurzer Spannungspeak auf dem Netz reicht da aus. Ich würde einfach mal den 6k8 auf 3k3 verkleinern und schauen, ob immer noch so viele "Blitzschäden" auftreten.
:
Bearbeitet durch Moderator
Moin Moin, > Und vor Allem kommt es jetzt auf das Layout > an: die TVS-Diode muss direkt an den Anschlussklemme sitzen, damit so > ein Spannungsimpuls gleich gar nicht auf die Leiterplatte kommt. Habe mir die Leiterbahnen gerade nochmal genauer angesehen. Die TVS Diode sitzt "relativ" nah an der Klemme. Nach Deinen Ausführungen empfinde ich das Routing dann allerdings etwas unglücklich. Anschlussklemme => ca. 10mm Trace => Via auf Bottom => weitere 30mm Trace um ein paar THT Bauteile herum => Via auf Top => TVS Diode. Also, platziert ist die Diode nah an der Klemme, aber die Leiterbahnen sind etwas merkwürdig... zumal man meiner Meinung nach auch auf dem Top-Layer hätte bleiben können. Hmmm... > Was war dann jeweils kaputt? Das Fehlerbild war, dass die Heizung nicht abgeschaltet werden konnte. Daher nehme ich mal an, dass der Mosfet den Hut genommen hat. Genau weiß ich es aber nicht, da ich noch nicht lange hier in der Firma bin. Im Lebenslauf steht halt "Gewitterschaden", aber ich habe daran so meine Zweifel - im Witter gewittert's ja eigentlich auch eher selten. > Dort hängt also eine längere Leitung dran, die ins Freie führt? Und in > die ESD-Impulse von Gewittern einkoppeln können? Ja - die Platine sitzt unten an einem Silo in einem Steuerschrank. Das Kabel für die Heizung läuft dann ca. 12m nach oben auf das Dach des Silos. Allerdings in einem geerdeten Edelstahlrohr. Vielen Dank auf jeden Fall schonmal für die Erklärungen. Die Idee hinter der Diode habe ich verstanden. Die Widerstände habe ich so angepasst, dass Ugs jetzt 18V ist. Werde die Heizung jetzt mal ein paar Tage testen und dann ggf. mal 5 Ersatzplatinen bauen. Diese hier wäre equivalent zur P6KE100CA, oder? http://www.littelfuse.de/products/tvs-diodes/surface-mount/p6smb/p6smb100ca.aspx Vielen Dank nochmal
THORsten schrieb: > Das Fehlerbild war, dass die Heizung nicht abgeschaltet werden konnte. > Daher nehme ich mal an, dass der Mosfet den Hut genommen hat. Das liegt ziemlich sicher an dem falsch dimensionierten Spannungsteiler. > Die Widerstände habe ich so angepasst, dass Ugs jetzt 18V ist. Warum so viel? 10V reichen dicke, da kann das Ding um die 100A! Nimm den 3k3. Fertig. > Diese hier wäre equivalent zur P6KE100CA, oder? Ja. Und die Diode direkt zwischen den Anschluss und GND ohne lange Herumrouterei.
Um sich ein wenig von den 72V unabhängig zu machen, würde auch eine Z-Diode mit 10-12V tun. Dann ists auch wurscht, ob die 72V genau eingehalten werden.
Danke Lothar - werde Ugs auf 10V runtersetzen. Noch zwei Fragen, wenn's Dir nichts ausmacht ;) Der GND für die Heizung wird ebenfalls über ein Mosfet geschaltet. Hier ist allerdings keine TVS Diode. Wäre es dann nicht sinnvoll, beide Seiten auf diese Weise zu schützen? Wobei ich ggf. auch dazu tendiere, den N-Mosfet für GND dann komplett wegzulassen... aber rein interessehalber. Zweite Frage: Was passiert denn mit der Diode, wenn Sie einmal angeschlagen hat? Mal vorausgesetzt, es handelt sich um einen kurzen Impuls entsprechend der Specs. Üblicherweise kaputt? Und wenn ja, wird sie dann permanent leitend? Das ist vermutlich schwer vorauszusehen, daher "üblicherweise". Einen schönen Tag, Thorsten
THORsten schrieb: > Die Widerstände habe ich so angepasst, dass Ugs jetzt 18V ist. 10V reichen und eine 15V Z-Diode parallel zum oberen Widerstand wäre deutlich besser, der 15k bekommt dann 0.25W ab, legt man ihn auf über 1W aus wäre eine Verringerung der 15k auf 4k7 noch besser.
Matthias S. schrieb: > Um sich ein wenig von den 72V unabhängig zu machen, würde auch eine > Z-Diode mit 10-12V tun. Dann ists auch wurscht, ob die 72V genau > eingehalten werden. Und um sich noch mehr von den 72V unabhängig zu machen (vor allem bei Unterspannung) füge man am Emitter vom BCX41 einen Widerstand nach GND ein, der diesen Transistor zu einer Stromquelle (bzw. Stromsenke) verändert und rechne das ganze dann mit dem dimensionierten Konstanstrom durch. Selberzeichnen, selber rechnen und gut ist`s. MiWi
THORsten schrieb: > Üblicherweise kaputt? Und wenn ja, wird sie dann permanent > leitend? Das wäre der Normalfall und dafür ist sie auch gebaut. Deswegen sollte da schon irgendwo eine Sicherung oder eine anderweitige Strombegrenzung im Spiel sein, denn die TVS Diode schliesst kurz.
THORsten schrieb: > Der GND für die Heizung wird ebenfalls über ein Mosfet geschaltet. Echt jetzt? Die Heizung wird an + und an - geschaltet? Kein Wunder, dass es die Firma nicht mehr gibt. Lass mal den Schaltplan der gesamten Ansteuerung um die Heizung sehen... THORsten schrieb: > Was passiert denn mit der Diode, wenn Sie einmal angeschlagen hat? Mal > vorausgesetzt, es handelt sich um einen kurzen Impuls entsprechend der > Specs. Üblicherweise kaputt? Nein. Denn Diode hält einen 10µs-Impuls laut der Spec tausendmal pro Sekunde auf Dauer aus.
Lothar M. schrieb: > Echt jetzt? Die Heizung wird an + und an - geschaltet? Kein Wunder, > dass es die Firma nicht mehr gibt. Aus Neugier: Was ist daran schlecht und was ist möglicherweise Zweck des ganzen?
Md M. schrieb: > Aus Neugier: Was ist daran schlecht Es sind zu viele Bauteile, die Geld kosten und kaputt gehen können. > und was ist möglicherweise Zweck des ganzen? Um da was sagen zu können müsste man mehr zur Umgebung und zur Last und zum Einsatzgebiet wissen...
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.