ESD - Schutz

[OK-Tronik]

Hallo Leut,

Ich habe folgende Situation, über zwei 4mm Buchsen gebe ich ein Analogsignal 0…20mA und 0…10V (automatisch umschaltbare Bürdenerkennung) an die Außenwelt. Nun möchte ich meine Interne analoge Schaltung gerne vor ESD Problemen schützen.

Nun meine Frage; Wer von euch hat denn bereits Erfahrungen mit solchen Aufgabenstellungen gemacht und könnte mir ein paar PRAXIS Tipps geben ? Aus der Theorie heraus ist mir ESD / ESD - Schutz schon bekannt möchte dies aber nun gerne Praktisch nutzen.

[MacSeck]

1.) Trans-Zorb Dioden oder VDRs (Volage dependent Resistor = Spannungsabhängiger Widerstand) verwenden, das sind diese blauen Dinger vorne in Schaltnetzteilen, etwa Pfennig groß und 2 Pfennig dick.
Trans-Zorbs sind PKxyz (i.dR. PK3050) = 30 V 50 A, das sind halt Z-Dioden, extrem schnell und kurzzeitig "seeeeehr hoch" belastbar, aber eben nur kurzzeitig, weil die Energie müssen die auch wegbekommen (verbruzeln einfach gesagt), --> Rechelmaschine auspacken: 30V*50A = 1500W.
Bauteil ist nur etwa 5*5mm groß (so wie eine etwas fettere Diode) -- aber...
So eine Spannungsspitze (so es dann nur eine EMV-Spitze ist) dauert vielleicht 1msec, d.h. das Teil muß (und kann) 1500W*1msec = 1,5W in dem Moment ab, wenn´s länger dauert, gelitten!!!; schwarzer Fleck vom "Exploding Bauteil"!!!

2.) EMV-Unsitte, aber die Welt will das so. Dicke, fette Ferritperlen auf Kabel draufmachen, damit ja der Stecker da kaputt geht, die Buchse ausleiert, der Monitor sich nicht an die Wand heran schieben läßt, der Walkman 500gr. auf die Waage bringt zzgl. 200gr. für das Ferritteil, daß unaufhörlich beim Joggen Dir den Kopfhörer vom Kopf pulst --> (rein physikalisch: f=m*a)...

3.) bessere Idee: Viele Chips haben einen "low-Slew-Rate" (geringe Anstiegsgeschwindigkeit) eingebaut, d.h. auf Anforderung (Programmierung) gehen die nicht so ganz "knallhart" auf die Leitung.

X(L) = Omega *L
U(Kabel) und EMV dto. L ist ja kabel (mehr oder weniger)
mit Omega = 2 Pi f
ist klar... Frequenz runter, sprich Anstiegsgeschwindigkeit (dI/dt)., und genau das machen diese häßlichen Ferritperlen, die funktionieren wie die Wirbelstrombremse im E-Werk-Zähler -- scheiß Notlösung, aber halt billig (seitens der Hersteller), frustrierend für den Anwender.

4.) Besser ist das!!! mal einfach 33 Ohm, 33pF in die Leitung packen (frag nicht genau nach Werten), aber guck Dir mal eine stinknormale PC-Druckerkarte an - diese Batterie an Pico-Kondensatoren vor´m Stecker...
und dann klappt´s auch mit dem 5m (induktiven) Centronics Kabel.

Schaltflanken abschleifen!!!

Gruß, usw. Andreas

[Michael]

@ Andresa,


die "Unsitte Ferritperlen" lassen sich wunderbar printen. Alle Dateneingänge und -ausgänge mit einer abgestimmten stromkompensierten Drossel versehen. Zum Einen wird das Gerät nicht so störanfällig und zum Anderen verhindern die Drosseln auch die Emission von Schaltungsstörungen.

Michael

[elmar]

Hi,

ich habe mal in der EMV Branche gearbeitet. mit dem ESD Test kriegt man Erwachsene zum heulen. Ein Patentrezept gibt es nciht, in der Praxis versucht man einen vertretbaren Aufwand zu treiben um den ESD Schutz einzubauen. Dann kommt der Onkel mit der ESD Psitole und je nach dem muss das noch mal geändert werden und der Prototyp nochmal aufgebaut werden.

Gruß
Elmar

[MacSeck]

@Michael:
Herzlich..., ja klar! Elmar hat auch irgendwie Recht, aber bitte wie soll ich auf einer SCSI-Leitung z.B. für jede Strippe eine "stromkompensierte Drossel" einbauen?
Derweil die PC-Gamer mit ihren Plexiglasgehäusen im GHz Zeitalter...
und mir bricht der Stecker vom Notebook ab, weil da eine 5Kg. Ferritperle draufsitzt. Dann kann ich auch gleich eine 20kg Eisenkugel nehmen, mir die mit einer dicken Kette um´s Fußgelenk machen; dann komme ich erst garnicht dazu, die Treppe hoch zu gehen und den Rechner zu starten --> sehr effiziente Lösung gegen EMV...; ob das allerdings PV-kompatibel ist (Persönliche Verträglichkeit), oder NV (Nachbar-verträglich)??? oder was ist mit den EMV geschirmten, in Faraday-Käfige (Autos) eingebauten "Bumm-Bumm-tausend Watt Stereoanlagen", die Schalldrücke jenseits eines Jettriebwerks erzeugen?
Da muß ich ganz ehrlich sagen, schneide ich die Ferritperle ab, beobachte, ob es im Fernsehen stört, ob die Funkuhr noch läuft usw. und dann ist für mich die Welt in Ordnung.
Man kann´s treiben, aber eben halt auch übertreiben!!! Normal denkender Mensch findet einen gangbaren Mittelweg, dafür (sollte zumindest) hat er Denken gelernt. Ein paar dieser, unserer Spezies leider nicht, oder sie sind auf gutem Wege der Besserung.

:) Hoffen wir drauf...

[elmar]

Hi,


früher haben die manchmal um das CE Zeichen zu bekommen einen Klappferrit beim Produkt beigelegt. Ist billiger als alles einzustampfen oder einen einzustellen, der den auf das Datenkabel draufmacht. Und der Endkunde konnte entscheiden, ob er den Klotz am Bein haben will oder nicht.
Aber nicht jede EMV Maßnahme dient dazu das CE Zeichen zu bekommen, also Abstrahlung zu verhindern. Meist macht es das Produkt betriebssicherer. Ich erinnere mich da noch an einen PC, der mal für Medizinische Zwecke geprüft wurde. Beim "Bulk current injection" Test ist der durchgefallen, weil sich die Maus selbstständig machte. Und die könnte ja die Lebenserhaltung.exe in den Papierkorb ziehen oder andere Späße mit dem Patienten anstellen. Fand ich sowiso amüsant, dass der Testkandidat unter Windows lief. Was später darauf laufen soll, weiss ich nicht.

Ich habe mal eine Studie gelesen, wo viele Bluescreens auf EMV Störungen zurückzuführen sind.

SCSI braucht keine EMV-Maßnahmen. Die Kabel müssen nur extrem gut geschirmt sein, falls es sich um externe SCSI verkabelung handelt.

Und zu den Casemodern:
Ich habe mal in einem Computersupermarkt gestanden und habe ein kundengespräch mitbekommen. Die Kunden standen vor einer Reihe Monitore und konnten sich nicht so recht entscheiden. "Ist der Monitor auch ganz bestimmt Strahlungsarm?". Auf dem Tisch das bereits ausgesuchte Gehäuse mit riesigem Guckfenster...

Gruß
Elmar

[OK-Tronik]

Vielen dank erst mal für eure Zahlreichen Antworten und Meinungen, stelle fest das diese doch sehr unterschiedlich sind. Leider kenne ich das ganze nur aus der Theorie heraus und aus ein paar praktischen Messungen. Habe mich aber noch nie damit beschäftigen müssen welche Maßnahme wohl die sinnvollste ist. Denke Aber das kann man so pauschal dann wohl auch nicht sagen, sonder nur abhängig von der Jeweiligen Schaltung betrachten. So nach dem Motto „schauen ob es reicht wenn nicht noch watt dabei“

Ich Entwickele gerade einen Elektronischen Sollwertgeber und dabei möchte ich gerne die Bedienelemente und den Ausgang des SWG schützen. Werde also sehen müssen was die Praxis bringt.

Ich werde auf alle Fälle den Vorschlag von Andreas aufnehmen „mal einfach 33 Ohm, 33pF in die Leitung packen (frag nicht genau nach Werten),“. Die Maßnahmen Ferrit, VDR und Ableitdioden hatte ich schon von vornherein in Betracht gezogen, überlege nur noch wie ich sie am sinnvollsten anwende. (gegen Erde, Symmetrisch zum Ausgang, gegen GND wie auch immer)

[edgar]

Oliver,


ich vermute es geht um ein batteriebetriebenes geraet.

Das was Deine schaltung unbedingt aushalten muss um idiotensicher zu sein
ist folgendes:
24 V dc positiv und negativ auf den ausgang in strom(0-20mA) und spannungssituation. 24 V ac passiert im feld ebenfalls.
220/380Vac kann man vargessen,das macht immer rauch.

zusaetzliche kondensatoren und widerstaende sind zulaessig falls du eine Konstantstromquelle am ausgang hast. den transistor am ausgang solltest Du ueberdimensionieren dann geht er nicht bei jedem lauten wort kaputt.(TO220)

ich wuensche Deinem geraet immer VOLLE batterien.

:)

[OK-Tronik]

Hallo Edgar,

nee nee das Ding wird Netzbetrieben sein und soll in erster Linie mein Laborequipment ergänzen, also nix mit Batterie oder so. Aber deinen Vorschlag bezüglich der falschen Handhabung zu beachten fand ich sehr gut. Ehrlich gesagt habe ich mir darüber noch gar keine Gedanken gemacht, ist neben ESD wohl auch noch sehr wichtig.

[edgar]

so lange nur Du das geraet betreibst duerfte es keinerlei probleme geben.

kaputt gehen die dinger sobald sie in fremde haende kommen
(...was hast du gemacht? nix - es ist einfach kaputt gegangen...so klingt es dann)

bei netzbetrieb ist wichtig (fuer mich) , dass der Referenz-strom/-spannung
unbedingt erdfrei ist. nicht immer sind die eingaenge verschiedener geraete (Industrie) auf null bezogen.
:)

[OK-Tronik]

Ja klar Erfrei wird das Ding schon werden, sollte bei dem Aufwand schon drin sein. Erde ist nicht immer gut da auch oft genug Störungen (EMV) entstehen die man sich nicht erklären kann und eigentlich mit einer Verbesserung gerechnet hat. Denke mal das ich so in 14 Tagen mit dem Layouten anfangen kann. Muss die Schaltung noch zu Ende entwerfen und mich ein Wenig um Konstruktionsbedingte Problemchen kümmern.

[MacSeck]

@all: Schön, die Einsicht, daß es immer drauf ankommt. Kosten / Nutzen Risiko Abwägung.
Elmar´s Rat werde ich dann auch beherzigen und meinem (hoffentlich nicht!) nächsten Narkosearzt :confused: eine Packung "sterile Ferritperlen" in die Hand drücken, und (ihm glauben -- müssen...), daß er die, nachdem er mich flachgelegt hat, auch um die Kabels herumclipst -- bevor er dann dazu kommt, mich endlich zu intubieren (blau angelaufen, aber EMV-geschützt); :confused:
Confused wird der danach auch sein, wenn mein EKG-Puls dann eine "klirrfaktorarme" Sinuskurve anzeigt, fein; keine Oberwellen, dem Patient geht es HI-FI mäßig gut, der stört auch keinen mehr!!!
"Schwester, stellen Sie den mal beiseite und bringen den nächsten"... :)
"Den Windows-Techniker mit dem gebrochenen Bein?"
"Ja, genau den brauch ich jetzt!"
... und bitte nicht narkotisieren, der muß sich während der OP um den Blue-Screen seiner Herz-Lungenmaschine kümmern; das lenkt ihn dann schon von den Schmerzen ab..."