ich habe gerade Probleme bei einem Gerät im EMV-Labor. Der Surge-Test zerstört die Elektronik. Das Gerät ist folgendermassen aufgebaut:
- Netzfilter,
- Transformator mit zwei Primärwicklungen (2x115V) und zwei Sekundärwicklungen 24V und 28V, 200VA,
- Elektronik mit GND an Gehäusemasse.
Ist es möglich dass der Grund für die defekte Elektronik am Transformator liegt, der die hohe Spannung nicht isoliert (meine Vermutung, kenne mich aber hier nicht so aus). Welche sinnvollen Schutzmaßnahmen gibt es noch.
"Stefan Raeder" schrieb im Newsbeitrag news:ekm8el$6dp$03$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...
Unwahrscheinlich, schliesslich wird der Trafo die ueblichen Vorschriften einghalten und nicht unbedingt defekt produziert worden sein, ausserdem waere er dann hinterher KAPUTT, also noch anfaelliger gegen Ueberspannung als vorher. Wenn ueberhaupt ist die Kapazitaet der Wicklungen ein Problem, da du aber den Mittelkontakt ans Gehaeuse tackerst, hier wohl nicht.
Eher GND an Gehaeuse bewirkt, das im Zeitpunkt des Surge diese schlagartig auf ein anderes Potential gebracht wird. Der Rest der Elektronik kann dem nur folgen, wenn er extrem niederinduktiv (Gehaeuse ist niederinduktiv, Leiterbahn nicht) angeschlossen ist (die Kapazitaet der Bauteile zum Gehaeuse hin hilft hier, reicht aber nicht).
Du musst am Erdungspunkt also dafuer sorgen, das alle anderen Leitungen, an denen grosse elektrische Flaechen haengen, dem Spannungsversatz des Erdungspunktes folgen koennen, also DIREKT am Erdungspunkt Kondensatoren zur Kopplung nach Plus und allen anderen Versorgungsspannungen. Diese muessen baulich auch erst vom Netzteil dort ankommen, und duerfen erst dann zur Elektronik im Gehaeuse weiter laufen, und die Kondensatoren muessen so klein sein, das sie den schnellen Spannungsansteig (Frequenz) auch uebertragen, also nF und nicht uF, die uF hat der Siebelko des Netzteils knapp davor).
Wie viele sonstige Stellen du hast (grosse Leiterbahn, meist weil es nach aussen geht, grosse Masse weil dicke Bauelemente daran haengen, empfindlich weil hochohmig in CMOS) die du ebenfalls gegen EMV schuetzen musst, musst du wissen. Auch bei Leitungen nach draussen sollte per Kondensator direkt am Erdungspunkt eine Verbindung bestehen, am besten mit einem T-Glied.
Hat deine Schaltung also mehr als Versorgungsspannung als Anschluesse, ist die Wahrscheinclihkeit gross, das das gesamte Layout vermurkst ist.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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"MaWin" schrieb im Newsbeitrag news:ekmf0j$hd9$ snipped-for-privacy@online.de...
Die Platine ging bei L-PE (bzw. N-PE) Surge kaputt. So wie ich Dich verstehe liegt es eventuell an der direkten Erdung von GND. Würde es auch helfen, wenn man weniger "hart" erden würde, eventuell über RC und ggf. über Varistor (das hatte ich einmal bei Med.Prod. gesehen)? Eine direkte Erdung von GND ist hier bezüglich der elektrischen Sicherheit nicht notwendig.
"Stefan Raeder" schrieb im Newsbeitrag news:ekmh5a$8dk$01$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...
Nun, ein Plastikgehaeuse waere die Extremform davon, und damit verschwinden durchaus einige Probleme, aber nicht alle, denn auch innerhalb der Schaltung gibt es Koppelkapazitaeten zu PE. Vielleicht geht eure Elektronik dann wenigstens nicht mehr kaputt.
Zur Verhinderung von Stoerungen (rein und raus).
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Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net
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Die Spannung wohl schon, die Frequenz des Spikes wohl nicht. Trafo kann üppige Koppelkapazität zwischen Primär und Sekundärwicklung haben. Ist es ein Ringkern ?
Es gab aber ehedem Edeltrafos mit Schirmfolien dazwischen die man erdete. Aber teuer, exotisch.
Bei konventionellen Trafos ist Koppelkapazität wohl wegen der 2-Kammer-Wicklungen die wegen elektrischer Sicherheit bereits in den 80er Jahren gängig wurden nichtmehr so ausgeprägt.
Etwas Serieninduktivität könnte gegen Koppelkapazität im Trafo helfen, da die ja nur bei hohen Frequenzen durchlässig ist.
Gehäuse wohl Blech. Fällt man bei Abstrahlung durch wenn man nicht GND auf Gehäuse legt ? Man kann unter die Leiterplatte isolierte Kupferfolie ( gibts von 3M ) legen und den GND nur dort drauf legen. Wirkt gegen Abstrahlung, aber man hat natürlich Blechgehäuse und Kupferfolie kapazitiv gekoppelt. Für Spikes also nicht völlig ideal. Hauptproblem: Aufwand bei der Fertigung.
Ist auf dem Board ein Controller mit herausgeführtem Bus ? Vgl. PCs die glaube ich durchwegs deshalb GND auf Gehäuse legen ( müssen ). Mit heutigen 8 Bit Singlechip-Controllern ( die eventuell sogar statt Quarz auf Chip integrierten RC-Takt haben ) ist Abstrahlung nichtmehr das Problem wie früher.
Naja: selbst 8086er-Laptops hatten aussen Plastik aber innen dünnes Blech unter der Leiterplatte mit GND verbunden wegen Abstrahlung. Wenn man das Blech nicht zusehr löchert wirkt es gegen EMV. Natürlich nicht gegen magnetische 50Hz-Felder.
Üppig. Was ist genau kaputt gegangen und wo war es auf der Leiterplatte ?
Absturz des Controllers gefolgt von Neustart per Watchdog ist oft nicht zu verhindern und bei vielen Geräten auch für Anwender akzeptierbar.
Ehrlich gesagt helfen da auf die Entfernung nur detaillierte Photos des geoeffneten Geraetes und ein Schaltbild. Am besten ist aber ein Berater, der sich mit EMV auskennt, denn letztlich ist der Mechanismus beinahe wie bei EMV.
Vor dem Trafo: Stromkompensierte Drosseln, Varistoren, Gasableiter, ... Hinter dem Trafo/Gleichrichter: Varistor, Drosseln, Kondensatoren, TVS...
Den Weg der Zerstörung (->Terminator) lässt sich vielleicht anhand der ausgefallenen Bauteile aufspüren. Mit einem Differentialtastkopf mal die Versorgungsspannung und die Potentialdifferenzen der Massepunkte absuchen.
Klingt erstmal so, als sollte der Surge direkt vom Netzfilter weitestgehend absorbiert werden können.
Wie schon andere vermutet haben, nehme auch ich an, dass der St=F6rpfad =FCber die Wicklungskapazit=E4t (bei solch gro=DFen Trafos einige 100 pF) und durch die Elektronik auf den Geh=E4use-GND geht. Eigentlich sollte da aber kein so gro=DFer Strom flie=DFen k=F6nnen, dass da durch GND-Str=F6me in der Schaltung was ernsthaft kaputt gehen k=F6nnte, da so ein Surge-Impuls seine gr=F6=DFte Energie nur im Bereich bis einige 10 kHz hat. Ich kann daher nur vermuten, dass der Geh=E4use-GND extrem ung=FCnstig an die Schaltung angeschlossen ist. Eventuell reicht es schon, den Geh=E4use-GND-Anschluss einfach mal direkt an GND des ersten Sieb-Elkos zu legen. Aber wie schon J=F6rg schrieb: Ohne Details kann man da nur spekulieren.
Bei den ganzen Medizingeraeten, die ich so in den letzten 20 Jahren entwickelt habe, haette der TUEV uns dafuer ordentlich die Ohren lang gezogen und sicher das Baepperl verweigert.
... wegen der nicht direkten Erdung von GND? Das habe ich bei einem Gerät so gemacht (nach EN60601-1-2 / 4), der TUEV hatte nichts dagegen einzuwenden. Bei dem Gerät war es aber so, dass die Spannungsversorgung separat als System betrachtet wurde, also extra Risikoanalyse usw.
Ich war am Freitag im EMV-Labor, es hat sich herausgestellt, dass der Transformator primärseitig Kurzschluss hatte, die Elektronik war in Ordnung. Kann der Surge-Test einen Transformator zerstören, eventuell dann, wenn die Wicklungen nicht ausreichend isoliert sind? Möglich wäre aber auch, dass das Gerät bei 115V Geräteeinstellung mit 230V Netzspannung betrieben wurde (wir testen auch nach FCC), das kann ja auch mal passieren, wenn man ständig die Betriebsspannungen ändern muss.
ich habe Neuigkeiten vom EMV-Labor: Alle Tests bestanden, der Surge-Test wurde bis zum Schluss aufgehoben, der dann leider wieder negativ verlief. So wie es aussieht ist der Transformator schon wieder defekt. Beim ersten mal war die Primärseite niederohmig, ich gehe einmal davon aus, dass sie dieses mal wieder defekt ist.
Wo könnte die Ursache noch liegen?
- Kapazitive Last nach Doppelweggleichrichter im Falle von Surge zu hoch, so dass Primärwicklung kaputt geht?
- Erdung von GND direkt bei Elko nach Brückenweggleichrichter (Sternpunkt) zu gut ;-) so dass Strom im Falle von Surge zu hoch?
- Algemein Qualität des Trafos fragwürdig? (bei den ersten Nullserien- Trafos war einer neudefekt, Kurzschluss primärseitig), ähnliche Trafos von gleichem Hersteller bei anderem Gerät (bisher 12.000 Stk): ab und zu Ausfälle mit Kurzschluss. Überlastung kann man ausschliessen. Hersteller gibt an, dass alle x km der CuDraht eine dünne Stelle hat oder die Isolierung dort dünn ist, dass dies aber bei anderen Trafoherstellern auch vorkommt.
- sonstige Ursachen, die ich übersehe?
Wäre schön, wenn ihr mir mal auf die Sprünge helfen könntet, Danke
Das klang in Deinem Ursprungsposting aber etwas anders (die "Elektronik" sei defekt, zerst=F6render Impuls bei "L-PE bzw. N-PE Surge"). So wie es _jetzt_ klingt, hast Du die Varistoren auf der Prim=E4rseite vergessen.
"Thorsten Wahn" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@n67g2000cwd.googlegroups.com...
Naja, ich hatte nur telefonisch die Info: "Das Gerät ist bei Surge-Test kaputt gegangen". Ich dachte dabei an die Elektronik, nicht an den Transformator.
Fehlende Varistoren auf der Primärseite sind der Grund für einen defekten Transformator? Ich denke mal nur dann, wenn die Isolation nicht ausreichend ist. So einen Fehler hatte ich bei EMV-Test noch nie.
Bei dem defekten Transormator sind die beiden Primär- wicklungen irgendwo verbunden.
Bei Surge sind max. 2kV N,L-PE und 1kV L-N vorhanden, vielleicht isoliert der Transformator das ja von Primär- zu Sekundärwicklungen, nicht aber zwischen den Primärwicklungen selber und die Isolationsschicht wird zerstört.
Verst=E4ndlich - aber auf Mutma=DFungen beruhende Fehlerbeschreibungen sind eher selten zielf=FChrend. Ich schlage vor: Versuche eines der zerst=F6rten Ger=E4te zu bekommen und untersuche es selbst einmal genauer auf Sch=E4den und m=F6gliche Schadensursachen.
Der Trafo scheint kundenspezifisch zu sein und vom Wicklungsaufbau her Durchschlag zu begünstigen der Teile der Primärwicklung dann verbindet. Literatur zu dem Problem gibts speziell für Kerne bei Schaltnetzteilen reichlich, da die wegen der kleineren Bauform wohl häufig betroffen sind. Entweder a) man ändert also den Trafo b) oder man rüstet Schutzschaltung a la Gasableiter, rückstellbare Sicherung nach. Oder c) man sucht sich anderes Labor das keinen so giftigen Generator hat. Da muß man entscheiden ob der Test für Praxis relevant ist. Ist es z.B. nur frühes Symptom für einen Trafo dessen Wicklung im Betrieb im Lauf der nächsten Jahre wegen Erwärmung/heatspots ohnehin langsam aufgibt wäre sich nicht um den Trafo zu kümmern ( d.h. das tote Muster abwickeln ) die teuerste Alternative.
"Thorsten Wahn" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@16g2000cwy.googlegroups.com...
Da hast Du schon recht, aber ...
- ich stand unter Zeitdruck, hatte keine weiteren Infos und musste den nächsten Tag ins Labor fahren, das Gerät wieder zum Laufen bringen und möglichst die Schwachstelle gleich beseitigen.
- Fehler beim Transformator hatte ich noch nie und eigentlich auch noch nie Probleme bei Surge.
Im Anfangs-Thread hatte ich ja die Frage gestellt (Vermutung geäußert), ob es vielleicht an einem defekten Transformator liegen könnte. Ich lag also hier gar nicht mal so verkehrt.
"Rafael Deliano" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...
Ja.
Ich kümmere mich um a) Trafo/Hersteller ändern.
Nach Rückfrag bei Hersteller, kamen folgende Antworten:
- wir prüfen die Trafos,
- eigentlich ist für die Größe des Trafos zu klein für die Leistung. (Das hat mich umgehauen)
- Der Trafo hat doch eine Thermosicherung, die bei Erhitzung auslöst.
Das Problem ist anscheined nicht die Leistung (ich hatte den bei Entwicklung oft überlastet, worst case). Das Problem liegt wahrscheinlich an der zu niedrigen Isolation.
Wäre interessant zu wissen, nach welcher Norm geprüft wurde... Vermutlich ist der "Giftigkeitsgrad" dort vorgeschrieben. Wenn ein Labor dann einen weniger giftigen Surge-Generator als vorgeschrieben einsetzt, stellt sich die Frage ob man auf die Prüfung nicht besser ganz verzichtet?
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