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Forum: Platinen Leiterbahn Mindestabstand bei 230Vac


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von Gerald K. (geku)


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Ich möchte den PhotoMOS *AQY210* einsetzen.

Laut Datenblatt kann der AQY210 bis zu 350V schalten.

Der Ausgang des MOS-FETS liegt zwischen PIN 3 und PIN 4. Diese sind im 
RM 2,54mm.

Daher sind die Abstände mit Lötaugen geringer als 2,54mm. Reichen 
Lötstoplack für die Spannungsfestigkeit aus?

Ist dies überhaupt zulässig?

von cassini (Gast)


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Welche Norm ? ( EN61010-1, 60950, 60204, 60601) Overvoltage category? 
(1-3), pollution degree? (I..III), CTI der Leiterplatte? (150..600)
Isolationsanforderung basic insulation oder double/reinforced 
insulation?
Betriebsspannung ?

Da tut sich ein weites Feld auf. Wenn Du auf Nummer sicher gehen willst, 
aollten min. 6mm Kriechstrecke vorhanden sein (bei 250V). Bei kürzeren 
Strecken hast Du Einschränkungen, muss aber nicht gleich verboten sein

Du könntest die LP unter dem Koppler durchtrennen. Dann würde aus der 
Kriechstrecke eine Luftstrecke. Aber auch dann wird es ggf. knapp.

Es gibt aus diesem Grund Optokoppler mit weiteren Pinabständen (siehe 
z.B SFH610-A2). Evtl. gibt es von dem Bauteil auch so eine Ausführung.

von cassini (Gast)


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habs gerade gesehen, war gar nicht Deine Frage. Welche 
Isolationsanforderung besteht zwischen Pin 3 und 4? Vermutlich 
Basisisolierung. Insofern gelten die obigen Ausführungen analog.

von *** (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Daher sind die Abstände mit Lötaugen geringer als 2,54mm. Reichen
> Lötstoplack für die Spannungsfestigkeit aus?

Wenn deine Schaltung den zulässigen Strom und damit die
maximale Verlustleistung einhält, kann man deine Frage bejahen.
Außerdem wird hier die Isolation nicht gegen den Neutralleiter
betrachtet, sondern über passsende Last, welche den Strom begrenzt.

von Gerald K. (geku)


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cassini schrieb:
> Es gibt aus diesem Grund Optokoppler mit weiteren Pinabständen (siehe
> z.B SFH610-A2). Evtl. gibt es von dem Bauteil auch so eine Ausführung.

Mir geht es nicht um die Trennung zwischen Primär PIN 1-2 und 
Sekundärseite PIN 3-4, da stehen 3x 2,54mm Abstand zur Verfügung, 
sondern um die Trennung von Phase und Neutralleiter.

von cassini (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Mir geht es nicht um die Trennung zwischen Primär PIN 1-2 und
> Sekundärseite PIN 3-4, da stehen 3x 2,54mm Abstand zur Verfügung,
> sondern um die Trennung von Phase und Neutralleiter.

Ich habe mich doch bereits korrigiert. Aber auch bei den Pins 3 und 4 
bestehen formal Isolationsanforderungen (aus denen dann der korrekte 
Mindestabstand resultiert), und den kannst Du nur korrekt ermitteln, 
wenn Du die Parameter, die ich in meinem ersten post genannt habe, 
definierst.

von Sven S. (schrecklicher_sven)


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Gerald K. schrieb:
> Daher sind die Abstände mit Lötaugen geringer als 2,54mm. Reichen
> Lötstoplack für die Spannungsfestigkeit aus?
>
> Ist dies überhaupt zulässig?

Zulässig ist, was funktioniert.

Unterscheide zwischen Funktion und Sicherheit.

von Gerald K. (geku)


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*** schrieb:
> Außerdem wird hier die Isolation nicht gegen den Neutralleiter
> betrachtet, sondern über passsende Last, welche den Strom begrenzt.

Danke, an dies habe ich nicht gedacht. Die Last darf 30W nicht 
überschreiten bzw. 1,7k unterschreiten. Ich werden den Strom auf jeden 
Fall mit einer Sicherung begrenzen.

von Bauform B. (bauformb)


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Wahrscheinlich musst du ein größeres Modell einsetzen. Die 350V 
Sperrspannung sind ein wenig knapp, 230V+10% ergibt theoretisch 358V. 
Praktisch ist aber noch jede Menge Dreck drauf. Ein 600V-Bauteil hält 
länger, aber da bleibt trotzdem kaum Luft um es mit einem Varistor zu 
schützen.

Wenn die Isolierung versagt wird ja nur der Verbraucher eingeschaltet. 
Da man bei einem Halbleiter davon ausgehen muss, dass das jederzeit 
durch einen Defekt passieren kann (siehe oben), darf man damit sowieso 
keine Verbraucher schalten, die dann gefährlich werden könnten. Insofern 
ist der Abstand zwischen den Ausgangspins das kleinere Problem.

von michael_ (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> sondern um die Trennung von Phase und Neutralleiter.

Dafür geht er nicht.

Im Datenblatt steht eindeutig für Telefon, Modem ....

von Gerald K. (geku)


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michael_ schrieb:
> Im Datenblatt steht eindeutig für Telefon

Ich wollte eine Sirene oder Signalleuchte für Netzspannung schalten.
Vielleicht gibt es dafür besser geeignete BauelementE wie z.B. Relais.

Danke für den Hinweis.

von Mark S. (voltwide)


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Zum Thema Kriechstrecken im 230V-Kreis brauchst Du Dir nur mal den 
Abstand der Anschlüsse beliebiger TRIACs im TO-220-Gehäuse anschauen: 
Mittelpin=MT2 gegen Randpin=MT1 resp Gate. Dagegen sind die beiden 
Ausgangspins des OC auch nicht schlechter gestellt.

: Bearbeitet durch User
von michael_ (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Dagegen sind die beiden
> Ausgangspins des OC auch nicht schlechter gestellt.

Aber innen reicht die Prüfspannung nicht.
Üblich sind da 1000V.

Benötigt werden aber für Netztrennung 4500V.

von Wolfgang (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Danke, an dies habe ich nicht gedacht. Die Last darf 30W nicht
> überschreiten bzw. 1,7k unterschreiten. Ich werden den Strom auf jeden
> Fall mit einer Sicherung begrenzen.

Den Strom muss deine Last begrenzen, nicht die Isolationsstrecke deines 
SSR. Das ist also eine andere Baustelle.

Falls du eine Schmelzsicherung meinst: Eine Schmelzsicherung begrenzt 
den Strom nicht, sondern trennt bei Überschreitung des Nennwertes mehr 
oder weniger schnell. Da kann durchaus auch locker mehr als das 10-fache 
des Nennstromes fließen.
In Datenblättern von z.B. Littelfuse (ex. Wickmann) sind die 
Schmelzkurven meist angegeben.

von MaWin (Gast)


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cassini schrieb:
> aollten min. 6mm Kriechstrecke

Blödsinn, Funktionsisolierung, es reicht 1mm.

Aber unser Stromnetz hat bis 325Vpeak, und Störspitzen bis 2500 bzw. 
4500V. Der AQY taugt nicht fürs Stromnetz, das Datenblatt sagt auch nur
TYPICAL APPLICATIONS• Modem• Telephone equipment• Security equipment• 
Sensors
nix Stromnetz.

Selbst mit VDR lassen sich die Spannungsspitzen nur auf 710V begrenzen, 
selbst die 600V Version reicht also nicht.

Gerald K. schrieb:
> Ich wollte eine Sirene oder Signalleuchte für Netzspannung schalten

Sirenen sind induktiv, die schaltet man besser nicht mit einem 
Bauelement, das inmitten des Stromflusses abschalten kann, sondern 
besser mit einem TRIAC.

Es gibt kleine in TO92.

von Gerald K. (geku)


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MaWin schrieb:
> Sirenen sind induktiv, die schaltet man besser nicht mit einem
> Bauelement, das inmitten des Stromflusses abschalten kann, sondern
> besser mit einem TRIAC.

Wäre da der  CPC1976  besser geeignet?

Was hat es mit dem minimalen  "Continuous  Load Current"  von  70mA 
auf sich?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Wäre da der  CPC1976  besser geeignet

Nein.

https://www.st.com/resource/en/datasheet/z01.pdf

von Gerd E. (robberknight)


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MaWin schrieb:
> Sirenen sind induktiv, die schaltet man besser nicht mit einem
> Bauelement, das inmitten des Stromflusses abschalten kann, sondern
> besser mit einem TRIAC.

soweit richtig. Aber denk dran daß der Triac, im Gegensatz zu dem 
ursprünglich gewählten Photomos, keine galvanische Trennung zur 
Netzspannung bietet. Die gesamte Schaltung die den Triac auslöst liegt 
also auf Netzpotential und muss entsprechend gegen berühren etc. 
geschützt werden.

Es gibt Optokoppler mit Triac-Ausgang wie z.B. MOC3063. Die können an 
ihrem Ausgang selber aber nur minimale Lasten treiben, sind also nur 
gedacht den eigentlichen Triac auszulösen. Sowas dann also vor den Z01 
oder ähnlichen schalten.

von Gerald K. (geku)


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MaWin schrieb:
> Nein

Warum?

Wichtig für meine Anwendung ist die  Potentialtrennung .  Und das 
möglichst in  einem Gehäuse.

Bleibt da nur mehr ein Relais übrig?

von Georg (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Was hat es mit dem minimalen  "Continuous  Load Current"  von  70mA
> auf sich?

Darunter schaltet der Triac ab (möglicherweise).

Georg

von GEKU (Gast)


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Georg schrieb:
> Darunter schaltet der Triac ab (möglicherweise).

Dann hat MaWin recht und der CPC1976 ist für meine Anwendung tatsächlich 
unbrauchbar.

Danke für die Info.

von Gerd E. (robberknight)


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Gerald K. schrieb:
> Wichtig für meine Anwendung ist die  Potentialtrennung .  Und das
> möglichst in  einem Gehäuse.
>
> Bleibt da nur mehr ein Relais übrig?

Wenn es nur ein Bauteil sein soll, dann wäre ein Relais oder SSR die 
Wahl. Wobei ein Relais natürlich auch wieder eine Freilaufdiode 
zusätzlich braucht.

Allerdings: Warum nicht eine Sirene/Hupe für Kleinspannung? Mit 12V kann 
man ne Menge Krach machen... Dann reicht ein Mosfet und es ist keine 
galvanische Trennung nötig.

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Gerd E. schrieb:
> Allerdings: Warum nicht eine Sirene/Hupe für Kleinspannung? Mit 12V kann
> man ne Menge Krach machen... Dann reicht ein Mosfet und es ist keine
> galvanische Trennung nötig.

Es sollte ein Aufsteckmodul für den RPI werden.

Angedacht sind zwei interne Piezo Sirenen und zwei universelle Ausgänge.

von Gerd E. (robberknight)


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Gerald K. schrieb:
> Es sollte ein Aufsteckmodul für den RPI werden.

Das spricht umso mehr für Kleinspannung - Du willst keine Netzspannung 
nur ein paar Millimeter über dem RPi anliegen haben.

Wenn Netzspannung mit RPi, dann Relais in einem separaten Gehäuse. Z.B. 
sowas hier:
https://www.conrad.de/de/p/relais-modul-rel-pcb7-passend-fuer-serie-c-control-585498.html

von Gerald K. (geku)


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Gerd E. schrieb:
> Das spricht umso mehr für Kleinspannung -

Das wird die Lösung sein. Netzspannung extern, dann brauche ich keine 
isolierende Trennung zwischen den Aufsteckmodul und dem RPI.

Möglichst mit extener Verbraucher im Kleinspannungsbereiche auszukommen 
und wenn es gar nicht anders geht extern für ausreichende Netztrennung 
zu sorgen.

Danke für eure konstruktive Mithilfe.

von Christian B. (luckyfu)


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cassini schrieb:
> Du könntest die LP unter dem Koppler durchtrennen. Dann würde aus der
> Kriechstrecke eine Luftstrecke. Aber auch dann wird es ggf. knapp.

Diese fast immer total unsinnige Idee hält sich hartnäckig bei allen, 
die nicht weiter als 2mm denken. Ich frage Dich: Wenn die Platine 
zwischen den Bauteilpins durchtrennt wird: Wieviel Kriechstrecke habe 
ich dann zwischen den Pins am Gehäuse des Bauteils? Merkste was? Das 
ändert genau gar nichts.

von jemand (Gast)


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350V sind nicht ausreichend, um "230V" aus dem Stromnetz zu schalten. 
Bei den maximal zulässigen 250V reden wir von 352V Peak. Schon das ist 
mehr als erlaubt. Und ja, das hat man in der Praxis desöftern. Ich habe 
hier im Schnitt im Mittel (!) 242V RMS an meinen Steckdosen. Ein bischen 
Schieflast, und Peng, weg ist das.

Ein weiteres Probelm sind Transienten:
Du brauchst einen Schutz gegen kurzzeitige Überspannungen (insbesondere 
SURGE), damit der AQY210 am Stromnetz in der Praxis nichts passiert. Die 
Transienten hat man leider im Sommer bei Gewittern oft genug, dass es 
lästig werden kann.

Da brauchts ein solid-state-Relais das 500V übersteht und einen 
passenden VDR.

Das ist keine graue Theorie und auch keine Sicherheitsanforderung, 
sondern es ist einfach so, dass die Schaltung an Netzspannung oft 
sterben wird.

Da wird es mit solid-state-relais knapp.

Was tun? Mein Rat wäre, ein richtiges Relais für 230VAC zu verwenden.

von jemand (Gast)


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Christian B. schrieb:
> cassini schrieb:
>> Du könntest die LP unter dem Koppler durchtrennen. Dann würde aus der
>> Kriechstrecke eine Luftstrecke. Aber auch dann wird es ggf. knapp.
>
> Diese fast immer total unsinnige Idee hält sich hartnäckig bei allen,
> die nicht weiter als 2mm denken. Ich frage Dich: Wenn die Platine
> zwischen den Bauteilpins durchtrennt wird: Wieviel Kriechstrecke habe
> ich dann zwischen den Pins am Gehäuse des Bauteils? Merkste was? Das
> ändert genau gar nichts.

Der TÜV akzeptiert das teilweise, wenn die nötige Spannung im Datenblatt 
des Bauteils steht.

Ich stimme dir aber zu:
Warum soll das Bauteil auf magische Weise weniger Kriechstrecke 
benötigen als die Leiterplatte?
Macht keninen Sinn, würde ich so nicht machen. Bei der Sicherheit spart 
man nicht.

von Christian B. (luckyfu)


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jemand schrieb:
> Der TÜV akzeptiert das teilweise, wenn die nötige Spannung im Datenblatt
> des Bauteils steht.

Das kommt sehr auf die anzuwendende Norm bei der Prüfung an. unsere 
Geräte werden nach 60601-1 geprüft, also nach Med Norm. Darin heisst es, 
daß die kürzeste Strecke zwischen den Potentialen zu beachten ist, da 
steht nirgends, dass sich das auf LP beschränkt. Auch steht ergänzend 
dazu, daß Abstände unter 1mm als nicht existent anzusehen sind. D.h. bei 
Bauteilen, welche die Pins direkt neben dem Isolierkörper haben 
(ziemlich alle IC) man nicht am IC hoch messen darf bis zu dem Punkt, wo 
der Pin ins Bauteil verschwindet sondern es wird der Abstand zwischen 
Pin und Plastik relevant. Ab dem Moment, wo er unter 1mm liegt gilt die 
Strecke (was bei nahezu allen SMD Bauteilen die Lötebene darstellt). Man 
hat also auch unter dem Bauteil maximal den Abstand zwischen den Pads, 
weshalb auch eine Längsfräsung unter dem Bauteil meisst nichts bringt. 
Eine Ausnahme sind Wickelkörper mit speziell isoliertem Draht, dort hat 
man zumeisst eine zerklüftete Oberfläche mit Gräben über 1mm Breite. 
Dort kann eine Fräsung sinnvoll sein. Aber das ist der absolute 
Ausnahmefall. Normalerweise bringt es nichts.

p.s.: es zählt ja auch noch der zu erwartende Verschmutzungsgrad mit in 
die benötigte Kriechstrecke. Wenn man von Grad 1 ausgeht, also einer 
vergossenen Baugruppe, sieht die Sache deutlich ander aus als bei Grad 
3, einer frei im Gehäuse verbauten Platine mit Lüftungsöffnungen, wo 
Schmutz "ungehindert" eintreten kann.

: Bearbeitet durch User
von Gerald K. (geku)


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Ich habe mich für die Bauelemente AQZ202 und CPC1976Y entschieden.
Die Leiterplatte wird mit vier Sockel (s. Sockel.jpg) bestückt.
Damit ist es möglich verschiedene Bauelemente, je nach Anforderungen, 
einzusetzen. Es gibt eine Vielzahl PIN-kompatibler Bauelemente.
Die vordere untere Seite der Leiterplatte wird zum Raspberry PI 
isoliert.

von Georg (Gast)


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Gerald K. schrieb:
> Die vordere untere Seite der Leiterplatte wird zum Raspberry PI
> isoliert.

Der Abstand der Ausgangspins zur GND Fläche ist zu gering - VIEL zu 
gering.

Georg

von Gerald K. (geku)


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Georg schrieb:
> Der Abstand der Ausgangspins zur GND Fläche ist zu gering - VIEL zu
> gering.

Danke für den Hinweis, werde ich korrigieren.

von *** (Gast)


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Georg schrieb:
> Der Abstand der Ausgangspins zur GND Fläche ist zu gering - VIEL zu
> gering.

Da sollte man überhaupt keine Leitungen zwischen Netzspannungsgeführten
und Niederspannungsgeführten Leiterbahnen verlegen.
Weiter oben ist doch genug Platz und ein paar zusätzliche Dukos
verteuern das Board auch nicht.

von Gerald K. (geku)


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Ich habe die Sicherheitsabstände von 1,7 (RPI-OUT4.jpg) auf 4,8mm 
(RPI-OT4-A.jpg) vergrößert. Der Abstand zu niederspannungsgeführten 
Leiterbahnen und Massefächen ist größer 4,8mm. Das sollte reichen.

von MaWin (Gast)


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jemand schrieb:
> Der TÜV akzeptiert das teilweise, wenn die nötige Spannung im Datenblatt
> des Bauteils steht.
> Ich stimme dir aber zu:
> Warum soll das Bauteil auf magische Weise weniger Kriechstrecke
> benötigen als die Leiterplatte?

Das ist doch wieder Unsinn.

Wenn ein Bauteil beispielsweise 1mm Beinchenabstand hat und für 400V 
ausgelegt ist, dann REICHT DAS.

Es sind halt 400V, bei 402 dürften due Funken fliegen.

Das ist eine Funktionsisolierung.

Wenn aber 230V~ aus dem Netz in eine Schaltung gehen und an berührbaren 
Sekundärleitungen vorbeikommen, dann reichen die 400V, selbst wenn 
(230V+10%)*1.414 weniger sind, weil eben NICHT die 400V isoliert werden 
müssen sindern 2500V (bei Geräten mit Netzstecker) bzw. 4500V (bei 
Geräten für Festinstallatiin(.

Klar sind dann die Isolatiinsabstände grösser, und zzdem ist für SELV 
Schutzisolierung noch doppelte Isolierung nötig, also der doppelte 
Abstand wie für 2500V.


Besonders lustig wird es, wenn das alles noch in grosser Höhe, auf dem 
Himalaya oder in einer Rakete funktionieren muss.

Dann taugt der 1mm auch nicht mehr für 400V am Transistor.

von Gerald K. (geku)


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Gerald K. schrieb:
> Ich habe mich für die Bauelemente AQZ202 und CPC1976Y entschieden.
> Die Leiterplatte wird mit vier Sockel (s. Sockel.jpg) bestückt.

Der Sockel passt nur bedingt für den CPC1976Y, Führungsstege müssen 
entfernt werden!

von Gerald K. (geku)


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So sieht die endgültige Lösung aus .

Die Abstände zwischen Raspberry PI Logik und Ausgangsklemmen > 5mm

Isolation zwischen RPI und OUT4 Aufsteckmodul.

Aufsteckmodule:

PhotoMOS relay

AQZ202  60V / 3A
AQZ204D 400V / 0.45 A

Dual power SCR thyristor

CPC1976 20-240V / 2A

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von Gerald K. (geku)


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Umsetzung :

Alle Abstände der Klemmen >5mm und isoliert zur Elektronik des Raspberry 
PIs.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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*** schrieb:
> Da sollte man überhaupt keine Leitungen zwischen Netzspannungsgeführten
> und Niederspannungsgeführten Leiterbahnen verlegen.
Da sollte man sich dann auch noch die Definition von "Netzspannung" und 
"Niederspannung" genau anschauen. Es könnte nämlich sein, dass man 
eigentlich "Schutzkleinspannung" gemeint hatte.

Gerald K. schrieb:
> So sieht die endgültige Lösung aus
Nett mit Tendenz zum technischen Overkill auf der unteren Hälfte.

Auf der Oberen sieht das aber echt übel aus. Das ist ein fast leere 
zweilagige Platine. Warum fahren da Leiterbahnen so unkoordiniert auf 
beliebigen Umwegen durch die Gegend? Durfte das der Autorouter machen?

von Gerald K. (geku)


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Lothar M. schrieb:
> Durfte das der Autorouter machen?

So ist es. Spielt aber bei der Geschwindigkeit keine Rolle.

Wichtig war mir, dass auf der Klemmenseite keine berührbaren blanken 
Teile gibt.

: Bearbeitet durch User
von GeGe (Gast)


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Wie schaut es unter der Klemmleiste aus, insbesondere am HDMI-Stecker 
des Raspi?
Ist da genug Abstand? Wie wird der gewährleistet, sind da 
Kunststoffbolzen vorgesehen?

von Gerald K. (geku)


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GeGe schrieb:
> Wie schaut es unter der Klemmleiste aus, insbesondere am
> HDMI-Stecker des Raspi?

Ich habe 5mm Abstand zur Oberseite des HDMI-Stecker.
Es lässt sich ein Isolierplättchen mitschrauben.

Welches Material ich für die Schrauben verwenden werde muss ich mir noch 
ansehen.

von Gerald K. (geku)


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Lothar M. schrieb:
> Das ist ein fast leere zweilagige Platine. Warum fahren da Leiterbahnen
> so unkoordiniert auf beliebigen Umwegen durch die Gegend? Durfte das der
> Autorouter machen?

Umso schlimmer ist es, wenn der Autorouter bei Leiterbahnen keine kurze 
Wege nimmt, obwohl die Leiterplatte fast leer ist. Wenn man sich das 
Resultat des AR ansieht kann man keine Strategie erkennen.

: Bearbeitet durch User

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