1. Home
  2. Electronics (German)
  3. Verbindung Erdung - GND bei Schaltnetzteil

Verbindung Erdung - GND bei Schaltnetzteil

Hallo Allerseits! Bin gerade an einem Mikrocontroller Projekt besch=C3=A4ftigt. Es geht dabei darum, ca. 300 LEDs an 20 Konstantstromtreibern Typ TI TLC5940 zu betreiben und diese TLCs =C3=BCber einen Mikrocontroller mit serieller Daten=C3=BCbertragung zu steuern. Das ganze sieht so aus, dass ich ein zentrales Metallgeh=C3=A4use habe, in dem ein Schaltnetzteil mit ausgangsseitig 5V/10A und der Steuermikrocontroller eingebaut sind. Aus diesem Metallgeh=C3=A4use f=C3=BChrt eine 9 polige Sub-D-Buchse zur Daten=C3=BCbertragung an die TLCs sowie Kabel mit der 5V Versorgungsspannun= g der TLCs + LEDs. Dann habe ich noch f=C3=BCr jeden TLC eine eigene Platine mit Sub-D-Buchse zum Datenempfang und Steckklemmen f=C3=BCr die Versorgungsspannung. Da das Schaltnetzteil (Conrad Artikelnummer 511817-62) mit Netzspannung betrieben wird, und ein Metallgeh=C3=A4use verwendet wird, ist das Netzteil und das Metallgeh=C3=A4use nat=C3=BCrlich mit der Erdung zu verbinden. Jetz= t ist es aber so, dass die Sub-D Buchse auch am Metallgeh=C3=A4use festgeschraubt ist und dadurch das Buchsengeh=C3=A4use und die Schirmung des Datenkabels auch mit der Erdung verbunden sind. Da diese Schirmung auch mit dem GND- Anschluss des Schaltnetzteils verbunden ist, ist jetzt praktisch der GND-Anschluss indirekt =C3=BCber die Sub-D Buchse mit der Erdung verbunden. (Ich habe bei meinem Computer mit dem Multimeter nachgemessen. Dort ist das Buchsengeh=C3=A4use auch mit der Erdung und Netzteil-GND verbunden) Auf den Platinen mit den Konstantstromtreibern ist die Schirmung ebenfalls wieder mit GND verbunden, um Einstreuungen abzuleiten. Soweit sogut. Jetzt hab ich nur ein Problem im Fehlerfall, wenn am Geh=C3=A4use 230V anliegen w=C3=BCrden: Alle mit GND verbundenen Bauteile (Konstantstromtreib= er

  • Mikrocontroller) w=C3=BCrden durch die Verbindung von Erdung mit GND auch kurzzeitig, an Netzspannung liegen, bis die Sicherung geht. Dadurch w=C3=BCrden diese Chips nat=C3=BCrlich zerst=C3=B6rt. Gibt es eine M=C3=B6g= lichkeit eine Art Schutzdioden einzubauen? Oder liege ich falsch damit, das GND mit der Erdung verbunden sein kann?

Schonmal Danke f=C3=BCr eure Antwort. LG Markus

Reply to
Markus Lackner
Loading thread data ...

Markus Lackner schrieb:

Zu diesem Thema gäbe es einiges zu sagen (Schutzerdung, Funktionserdung, Erdungskonzept, EMV Verhalten, harte/weiche Erdung, sternförmige Erdung usw. usw.). Aber konkret zu deiner Frage zur kurzzeitigen Anhebung des PE/GND Potenzials. Die 5VDC sind potential getrennt. Dadurch kann man die 5VDC und das PE/GND Potential als Reihenschaltung betrachten. Wird nun das PE/GND Potential angehoben (z.B. durch einen Schluss von 230VAC auf Gehäuse), so liegen die 5VDC auf einem höheren Potential. Deine Bausteine bekommen weiterhin nur 5VDC, sofern sie nicht (meist kapazitiv) mit einem anderen Potential verbunden sind. Wäre z.B. die

+5VDC mit einem Heizungsrohr verbunden (auch über eine größere Kapazität), so könnte kurzzeitig ein Spannungseinbruch/überhöhung (im Extremfall eine Überspannung/Umpolung) erfolgen. Zur Versinnbildlichung kannst du dir vorstellen, dass deine Schaltung nicht auf "Erdpotential" (das nicht unbedingt 0 sein muss) liegt, sondern batteriebetrieben auf einer 220kV Hochspannungsleitung. Würde wunderbar funktionieren, solange deine Bauteile (incl. LEDs) weit genug weg von einem anderen Potential (z.B. Erde) sind.

-------*--5VDC | |

5VDC O Bauteil | | O------*-- GND / PE | X VAC |

----------- Störspannung

Ich hoffe, die Zeichnung kommt einigermaßen raus. Unabhängig von dem hier angesprochenen Problem kann ich nur jedem raten sich mit dem Thema EMV und Erdung auseinander zu setzen. Das spart viele schlaflose Nächte und einige graue Haare :-)

Probleme bei der oben beschriebenen Schaltung bekommst du unter Umständen bei der Datenübertragung im Normalbetrieb. Ist z.B. deine PE Impedanz in dem Stromkreis, wo du dein LED-Gerät angeschlossen hast höher als die Impedanz Datenleitung - PC - PE, dann fließt ein Großteil der abgeleiteten Störströme aus deinem Schaltnetzteil über den Schirm/Masseleitung ab. Das freut die RS232. Oder sind die PE Potentiale am Gerät und PC unterschiedlich, so fließt ein Ausgleichsstrom über den Schirm und die Masseleitung. Auch ein netter Effekt. Aber es kommt immer auf den aktuellen Fall an, ob es hier Probleme gibt.

Rolf

Reply to
Rolf Mennekes

Rolf Mennekes schrieb:

| |

----- "Erde P1" ----- "Erde P2" ///// /////

Zeichnung muss natürlich so aussehen.

PS: Wenn der Schirm und GND, wie hier beschrieben, hart angebunden sind, fließt ein Teil des Kurzschlussstromes über den Schirm/Masseleitung der Schnittstelle ab.

Rolf

Reply to
Rolf Mennekes

Am Samstag, den 07.03.2009, 10:34 +0100 schrieb Rolf Mennekes:

tung der=20

Ich danke dir wirklich vielmals f=C3=BCr die rasche und ausf=C3=BChrliche A= ntwort. Sprichst du aus Erfahrung, oder hast du irgendeinen Literaturverweis f=C3= =BCr mich?

LG Markus

Reply to
Markus Lackner

Markus Lackner schrieb:

Überwiegend Erfahrung aber auch das eine oder andere Seminar sowie Bücher und Fachartikel. Frag doch mal hier in der Runde, ob jemand aktuelle Literaturhinweise hat.

Rolf

Reply to
Rolf Mennekes

Am Sun, 08 Mar 2009 00:32:00 +0100 schrieb Rolf Mennekes:

Jetzt sind mir noch ein paar Gedanken durch den Kopf gegangen:

Überlegung 1: Wenn ich GND überhaupt nicht mit PE verbinde, und die Datenkabelschirmung über das Gehäuse nur mit PE verbinde, dann hätte ich keine Probleme mit der Stromrückführung über die RS232 Masseschirmung. Und Einstreuungen auf das Datenkabel werden weiterhin über Erde abgeleitet, oder hab ich jetzt einen Denkfehler? Aber wie sieht es dann mit den Leiterbahnabständen auf den LED-Platinen aus? Nachdem mehrere Platinen in Serie geschalten sind, führe ich die 9 RS232 Pole + Schirmung vom Dateneingansstecker über die Platine zur Datenausgangsbuchse (siehe angehängtes Bild). Wenn die Schirmung jetzt jedoch auf nicht definiertem Potential der Erde liegt, und diese angenommen 100V beträgt, kann es dann zu einem Funkenübersprung auf der Leiterplatte von der Schirmungsbahn zu einer anderen kommen, oder ist das durch die galvanische Trennung des Schaltnetzteils nicht möglich? Überlegung 2: Wenn ich die Schirmung nur im Metallgehäuse mit GND und PE verbinde, jedoch auf den LED-Platinen keine Verbindung zwischen Schirmung und GND habe, dann werden Einstreuungen weiterhin über PE/GND abgeleitet, aber zu einer Stromrückführung über die Datenkabelschirmung kann es aufgrund der Nichtverbindung Schirmung/GND auf der LED-Platine nicht kommen.

Was hältst du davon?

LG Markus

Dateneingang RS232 S 1 6 2 7 3 8 4 9 5 S o o o o o o | o | o | o | o o * | | | | | | | | | * * | | | | | | | | | * * | | | | | | | | | * * | | | | | | | | | * o o | o | o | o | o o o o o o S 1 6 2 7 3 8 4 9 5 S Datenausgang RS232

Reply to
Markus Lackner

Markus Lackner schrieb:

Die Bemerkung mit dem Abfließen des Kurzschlussstromes bezieht sich auf eine Verbindung zwischen deinem Gerät und einem PC. Dann hast du 2 Erdungsstellen und der Strom verteilt sich.

Ich würde, ohne genaue Details zu kennen, den Schrim der RS232 nur beim Netzteil erden und sonst niederohmig durchschleifen.

Wenn dein Gehäuse unter Spannung gesetzt wird, wird das ganze Gebilde aus Gerät und LED Module auf ein anderes Potential gehoben. Im eingeschwungenen Zustand stört das deine Schaltung kein bisschen. Nur im Moment des Kontakts mit der Störspannung gibt es durch Ladungsverschiebungen Spannungsdifferenzen zwischen z.B. Schirm und GND. Zwischen GND und der Versorgungsspannung deiner ICs weniger, da das normalerweise niederohmig ausgeführt ist. Müsste man aber im Einzelfall prüfen. Bei sehr hochohmigen Designs muss man (nicht nur dabei) aufpassen. Das sind aber alles Effekte, die bei 230VAC normalerweise keine Rolle spielen. Du musst bedenken, dass bei der EMV Prüfung mehrer kV mit steilen Flanken auf die Gehäuse, Kontakte, Kabel usw. gebracht werden und es macht (hoffentlich) nichts aus. Zwar haben diese Impulse wenig Energie, aber der statische Zustand spielt ja eh keine Rolle. Der steile Spannungs/Stromanstieg macht die Musik.

Wichtig ist ein zentraler Erdungspunkt mit sternförmiger Erdung. Gibts beim ESD Test Probleme, dann hilft oft eine kleine Drossel zwischen Schutzerde und Funktionserde (aber man sollte schon auch die Nebenwirkungen kennen un berücksichtigen).

Rolf

Reply to
Rolf Mennekes

Markus Lackner schrieb:

Hallo,

willst Du die RS232 Daten von einem Sender an mehrere parallelgeschaltete Empfänger schicken? Dafür ist RS422 oder RS485 besser geeignet, besonders bei längeren Leitungen.

Bye

Reply to
Uwe Hercksen

Am Mon, 09 Mar 2009 16:49:06 +0100 schrieb Uwe Hercksen:

Nein, es ist ein Sender zu mehreren, in Serie geschalteten Empfängern. Kabellänge wird ungefähr 8 Meter.

LG Markus

Reply to
Markus Lackner

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.