Massen/GND von zwei Netzteilen verbinden

[Jens (nougat)]

Hallo.

Ich glaube ich habe das Thema Masse/GND nicht ganz verstanden und hoffe, 
dass sich hier jemand damit auskennt. Es geht um folgenden Aufbau:

Original Raspi 5V Steckernetzteil <-> Raspi 4B <-> Raspi I²C Anschluss 
<-> TXS0108E <-> Modul mit I²C <-> 5V Steckernetzteil Jingjiao 
YS6V-0501200E

Das Modul wird also vom Jingjiao Steckernetzteil versorgt. Der TXS0108E 
hat für beide Seiten nur einen gemeinsamen GND-Anschluss. Daher würde 
ich die beiden Netzteile gerne über GND verbinden. Wann kann man die 
Massen von  zwei Netzteilen gefahrlos verbinden und wann nicht?

Beide Steckernetzteile haben Schutzklasse II (habe auch noch nie 
Steckernetzteile gesehen, die mit dem Schutzleiter verbunden sind). Ich 
habe das so verstanden, dass man Massen von Netzteilen nur dann 
verbinden darf, wenn sie auf dem gleichen Potential liegen, da ansonsten 
ein gefährlicher Ausgleichsstrom fließen könnte. Aber wenn die Netzteile 
auf dem gleichen Potential liegen, würde die Schaltung bzw. die 
5-V-Seite des Level-Shifters theoretisch nicht auch ohne verbundene 
Massen funktionieren?

Zwischen den Massen der beiden Netzteile messe ich eine Spannung von 
0,13 V. Mit einem 4,7k-Widerstand dazwischen ist die Spannung aber weg 
und einen Stromfluss kann ich mit dem Multimeter auch nicht feststellen.

In meinem Fall stecken beide Steckernetzteile in einer gemeinsamen 
Mehrfach-Steckerleiste. Reicht das schon aus, um von einem gemeinsamen 
Potential auszugehen? Allerdings hindert mich das ja nicht, irgendwann 
mal eines der Steckernetzteile in einen andere Steckdose zu stecken, die 
zufällig an einer anderen Phase hängt. Oder ein defektes Steckernetzteil 
irgendwann mal gegen ein Schaltnetzteil mit Kaltgerätestecker 
auszutauschen. An die verbundenen Massen erinnere ich mich dann 
vermutlich nicht mehr.

Und könnte die unterschiedliche Leistung der Netzteile beim Verbinden 
der Massen noch wichtig werden? Falls beide Netzteile annähernd ihre 
Nennleistung liefern frage ich mich, ob sich der über GND 
zurückfließende Strom dann gleichmäßig auf beide Netzteile aufteilt, 
weil es ja nun eine gemeinsame Masse gibt? Das Raspi Netzteil hat 15,3 
Watt, während das Jingjiao Netzteil nur 6 Watt hat.

LG...Jens

[Michael B. (laberkopp)]

Jens schrieb:
> Der TXS0108E hat für beide Seiten nur einen gemeinsamen GND-Anschluss

Richtig.

Hier werden die Massepotentiale der Netzteile die jeweils ihre Seite 
versorgen elektrisch miteinander verbunden.

Hoffentlich gibt es keinen zweiten Platz, an dem sie verbunden werden 
müssten, sobst muss man einen Kompromiss finden um sich keine 
Masseschleife einzufangen.

[Falk B. (falk)]

Jens schrieb:

> Original Raspi 5V Steckernetzteil <-> Raspi 4B <-> Raspi I²C Anschluss
> <-> TXS0108E <-> Modul mit I²C <-> 5V Steckernetzteil Jingjiao
> YS6V-0501200E

Ein Bild (Schaltplan) sagt mehr als 1000 Worte, siehe Netiquette.

> Das Modul wird also vom Jingjiao Steckernetzteil versorgt. Der TXS0108E
> hat für beide Seiten nur einen gemeinsamen GND-Anschluss. Daher würde
> ich die beiden Netzteile gerne über GND verbinden. Wann kann man die
> Massen von  zwei Netzteilen gefahrlos verbinden und wann nicht?

Meistens (99,9%) muss man sie verbinden!

> Beide Steckernetzteile haben Schutzklasse II (habe auch noch nie
> Steckernetzteile gesehen, die mit dem Schutzleiter verbunden sind). Ich
> habe das so verstanden, dass man Massen von Netzteilen nur dann
> verbinden darf, wenn sie auf dem gleichen Potential liegen,

Nein, das kann man so allgemein nicht sagen. Eigentlich ist es sogar 
falsch, denn WENN sie auf dem gleichen Potential liegen, sind sie ja 
schon verbunden.

> da ansonsten
> ein gefährlicher Ausgleichsstrom fließen könnte.

Das hat hiermit nichts zu tun.

> Aber wenn die Netzteile
> auf dem gleichen Potential liegen, würde die Schaltung bzw. die
> 5-V-Seite des Level-Shifters theoretisch nicht auch ohne verbundene
> Massen funktionieren?

Ja.

> In meinem Fall stecken beide Steckernetzteile in einer gemeinsamen
> Mehrfach-Steckerleiste. Reicht das schon aus, um von einem gemeinsamen
> Potential auszugehen?

Nein, denn sie sind ja potentialgetrennt.

> Und könnte die unterschiedliche Leistung der Netzteile beim Verbinden
> der Massen noch wichtig werden?

Nein, das ist vollkommen egal.

> Falls beide Netzteile annähernd ihre
> Nennleistung liefern frage ich mich, ob sich der über GND
> zurückfließende Strom dann gleichmäßig auf beide Netzteile aufteilt,
> weil es ja nun eine gemeinsame Masse gibt?

Der Strom auf GND ist der gleiche, der aus dem Plus-Ausgang fließt. 
Immer.

[Karl B. (gustav)]

Der Aufbau wäre mit Skizze leichter nachvollziehbar.

Nach "Brümmer Schaltungstechnik"
ISBN-10: 3-8023-0610-4
kann jede Baugruppe mit ihrem eigenen Spannungsversorgungsteil arbeiten. 
Probleme ergeben sich bei der richtigen Auswahl des zentralen 
GND-Punktes. Der ist für die Signal- und Datenübertragung wichtig.
Wo ist der I2C-Anschluss auf GND-Potenzial gelegt?
Wichtig ist, dass keine Ausgleichsströme der Spannungsversorgung(en) 
über die Rückführungen bzw. Abschirmungen der Signal- bzw. 
Datenleitungen fließen, weil die dann mit ins Signal eingehen und 
Störungen produzieren können.

ciao
gustav

[Rolf (rolf22)]

Falk B. schrieb:
> Der Strom auf GND ist der gleiche, der aus dem Plus-Ausgang fließt.
> Immer.

Wenn man Fehlströme ignoriert, die über den 230-V-Anschluss laufen. Die 
Netztrennung ist ja nie vollkommen, schon gar nicht bei 
Kondensatornetzteilen.

[Jens G. (jensig)]

Jens schrieb:

> Das Modul wird also vom Jingjiao Steckernetzteil versorgt. Der TXS0108E
> hat für beide Seiten nur einen gemeinsamen GND-Anschluss. Daher würde
> ich die beiden Netzteile gerne über GND verbinden. Wann kann man die
> Massen von  zwei Netzteilen gefahrlos verbinden und wann nicht?

Wenn die Netzteil-Ausgänge nicht potentialgetrennt sind. Aber ich gehe 
mal davon aus, dass Dein NT wie praktisch jedes Stecker-NT 
potentialgetrennt ist, und damit kann man deren Massen verbinden.

> Beide Steckernetzteile haben Schutzklasse II (habe auch noch nie
> Steckernetzteile gesehen, die mit dem Schutzleiter verbunden sind). Ich
> habe das so verstanden, dass man Massen von Netzteilen nur dann
> verbinden darf, wenn sie auf dem gleichen Potential liegen, da ansonsten
> ein gefährlicher Ausgleichsstrom fließen könnte. Aber wenn die Netzteile

Wie oben geschrieben, sind die potentialgetrennt. Also haben deren 
Ausgänge daher gegenüber Erde bzw. den anderen Netzleitungen (also N, L, 
PE) eher ein undefiniertes und unterschiedliches Potential, bzw. sollte 
man so betrachten. Die haben aber einen hohen Widerstand gegenüber der 
Netzseite, so dass man die dann problemlos zusammenschalten kann (ein 
evtl. vorhandener Potentialunterschied bricht dabei zusammen, und 
produziert wegen der Hochohmigkeit der Potentiale praktisch keinen 
Querstrom).
Durch die internen Entstörkondensatoren und sonstige parasitäre 
Kapazitäten sind die Potentiale aber trotzdem mit einer gewissen 
AC-Störspannung überlagert, die dann je nach interner Beschaltung bzw. 
Steckerpolarität mehr oder weniger hoch sein kann, und zw. zwei 
Stecker-NT eine Differenzspannung ergeben. Durch die Masseverbindung 
wird das dann aber kurzgeschlossen, bzw. verursacht einen leichten 
AC-Querstrom, der idR. aber nicht stört, solange man die 
Masseverbindungen so setzt, dass dieser Massequerstrom nicht quer durch 
das PCB einer empfindlichen Schaltung läuft.

> auf dem gleichen Potential liegen, würde die Schaltung bzw. die
> 5-V-Seite des Level-Shifters theoretisch nicht auch ohne verbundene
> Massen funktionieren?

Wie oben geschrieben, sind die bei einem Potentialgetrennten NT nicht 
auf gleichem Potential. Würdest Du Du zwei Schaltungen über je ein NT 
versorgen, und beide Schaltungen sind z.B. nur über eine Signalleitung 
verbunden, würdest du eine mehr oder weniger hohe AC-Differenz zw. 
beiden haben, die der Eingang des einen Moduls sehen würde. Ich denke, 
dem würde das nicht gefallen, und mit Nichtfunktion quittieren (es sei 
denn, der Eingang selber ist wiederum potentialgetrennt). Daher die 
Massen immer definiert verbinden, und NT-Massen am besten an einem Punkt 
mit der Schaltungsmasse verbinden (evtl. auch jeweils separat NT-Masse 
dort anbinden, wo die durch sie jeweils zu versorgende Schaltung liegt - 
hängt vom konkreten Fall ab)

> Zwischen den Massen der beiden Netzteile messe ich eine Spannung von
> 0,13 V. Mit einem 4,7k-Widerstand dazwischen ist die Spannung aber weg
> und einen Stromfluss kann ich mit dem Multimeter auch nicht feststellen.

Ja, im DC-Meßbereich. Messe mal im AC-Meßbereich, und spiele mal mit der 
Steckerpolarität eines der Netzteile. Die Meßwerte werden dann ganz 
anders aussehen ...