Чем и как защитить цепи питания? Опции

[Pat]

Несколько удаленных устройств будут питаться от 24В по 2 парам телефонного кабеля.
Протяженность сегмента где то 2 Км устройства будут подключены через 400М.
Кабель проложен под землей.
Потребление кратковременный пик (до 100 мсек) до 0.8 А и постоянное до 50 - 80 мА.

Каким образом можно защитить входные цепи стабилизаторов (стабилизаторы обычные КРЕН)?
Первое что приходит в голову стабилитрон, но слышал что он мало помогает от импульсных разрядов.

[vvs157]

Каким образом можно защитить входные цепи стабилизаторов (стабилизаторы обычные КРЕН)?
Первое что приходит в голову стабилитрон, но слышал что он мало помогает от импульсных разрядов.

Поставьте на входе варистор, хорошо помогает.

[Pat]

Друзья спасибо.

Решение которое посказал Shurmas самое то.

>TVS. подробно о защите читайте на caxapa.ru - раздел схемы.

Спасибо и Генералу за очень хорошую подборку схемотехнических решений.

[Andy Mozzhevilov]

Друзья спасибо.

Решение которое посказал Shurmas самое то.

>TVS. подробно о защите читайте на caxapa.ru - раздел схемы.

Спасибо и Генералу за очень хорошую подборку схемотехнических решений.

Вообще, перед тем, как выбирать средства защиты от перенапряжений, неплохо бы определиться, каким нормативным документам, какой степени жесткости испытаний должно соотвествовать устройство, и к каким цепям должны прикладываться помехи и какого вида.
По нормативным документам - скорее всего ГОСТ Р 51347.4.5, а по степени жесткости - в зависимости от условий эксплуатации.
Если предполагается давать микросекундную помеху по схеме провод-провод, как для цепей питания, то никакой TVS тут не поможет, уходят в кз.

[Pat]

Вообще, перед тем, как выбирать средства защиты от перенапряжений, неплохо бы определиться, каким нормативным документам, какой степени жесткости испытаний должно соотвествовать устройство, и к каким цепям должны прикладываться помехи и какого вида.
По нормативным документам - скорее всего ГОСТ Р 51347.4.5, а по степени жесткости - в зависимости от условий эксплуатации.

А этот ГОСТ Р 51347.4.5 существует в електронном виде?
В моем проекте нигде не оговорены ни нормативные документы ни степень жесткости испытаний.
Это как бы мои личные желания обезапасить и увеличить надежность устройства.
Согласен тут немного любительскуй подход, но заказчику это все не интересно ему нужно работоспособное устройство и без лишней мороки.

Если предполагается давать микросекундную помеху по схеме провод-провод, как для цепей питания, то никакой TVS тут не поможет, уходят в кз.

Предпологаеться что самая сильная помеха в линиях питания будет грозовой разъряд.
Как бы вы посоветовали реализовать защиту?

[Andy Mozzhevilov]

Вообще, перед тем, как выбирать средства защиты от перенапряжений, неплохо бы определиться, каким нормативным документам, какой степени жесткости испытаний должно соотвествовать устройство, и к каким цепям должны прикладываться помехи и какого вида.
По нормативным документам - скорее всего ГОСТ Р 51347.4.5, а по степени жесткости - в зависимости от условий эксплуатации.

А этот ГОСТ Р 51347.4.5 существует в електронном виде?

Конечно, можно посмотреть на сахаре, или на местном FTP. Можно поисковиком попробовать.

В моем проекте нигде не оговорены ни нормативные документы ни степень жесткости испытаний.

Это плохо, в ТЗ должны быть оговорены эти моменты.
Значит нужно по ГОСТам на семейство или вид продукции попытаться классифицировать устройство.
Если это оборудование информационных технологий, то нужно использовать ГОСТ Р 51318.24
Если классифицировать область применения сложно, то можно попробовать воспользоваться общим ГОСТом ГОСТ Р 51317.6.2

Это как бы мои личные желания обезапасить и увеличить надежность устройства.
Согласен тут немного любительскуй подход, но заказчику это все не интересно ему нужно работоспособное устройство и без лишней мороки.

Ему все равно, пока гореть не будет.

Предпологаеться что самая сильная помеха в линиях питания будет грозовой разъряд.
Как бы вы посоветовали реализовать защиту?

Если подходить формально, то согласно ГОСТ Р 51347.4.5 при подаче помех в цепи питания используется генератор с выходным сопротивлением 2 Ома при подаче по схеме провод-провод, и 12 Ом при подаче по схеме провод-земля. Для максимальной степени жесткости испытаний '4' амплитуда импульса составляет 4кВ, ток кз - 2000А (при выходном 2 Ома).
В любом случае, перед тем как защищаться от помех, нужно определить степень жесткости.
Для защиты от помех по цепям питания мне больше нравится решение с варисторами.
TVS более подходят для цепей ввода-вывода, и то в качестве второго каскада защиты.

[Pat]

Если подходить формально, то согласно ГОСТ Р 51347.4.5 при подаче помех в цепи питания используется генератор с выходным сопротивлением 2 Ома при подаче по схеме провод-провод, и 12 Ом при подаче по схеме провод-земля. Для максимальной степени жесткости испытаний '4' амплитуда импульса составляет 4кВ, ток кз - 2000А (при выходном 2 Ома).
В любом случае, перед тем как защищаться от помех, нужно определить степень жесткости.
Для защиты от помех по цепям питания мне больше нравится решение с варисторами.
TVS более подходят для цепей ввода-вывода, и то в качестве второго каскада защиты.

Мне понравилось решение http://www.caxapa.ru/sch/protect_power.html по схеме 3.
На входе газовый разрядник, последовательно дросели, затем снова зашунтировано варисторами.

Но вот здесь страшные вещи пишут про варисторы.
http://www.zerosurge.com/HTML/movs.html

Получаеться что 10 разрядов и варистору конец подкрадываеться, после чего он может гореть ярким пламенем.
И как быть в этой ситуации?
Ведь очень не хочеться что бы конечное устройство сгорело.

У меня питание 24 В. В схеме с сахары предлагают использовать
газоразрядник на 600 В и варисторы на 450 В.

Может в моем случае стоит ставить (так как у меня низковольтное питание) элементы защиты на более низкое напряжение.
Существуют ли какие рекомендации на этот счет?

В DS от производителя только их характеристики.

[Andy Mozzhevilov]

Мне понравилось решение http://www.caxapa.ru/sch/protect_power.html по схеме 3.
На входе газовый разрядник, последовательно дросели, затем снова зашунтировано варисторами.

Это схема не очень хорошая, использовать ее можно с некоторыми оговорками.
Замечаний основных 2:
1.В газовом разрядник после срабатывания работает в режиме тлеющего разряда, пока есть напряжение на входе. Если схема питания организована так, что нейтраль и заземление объединяются где-то за пределами схемы, разрядник не погаснет.
2.Варисторы имеют свойство старения, в результате чего может увеличиваться ток утечки через них, поэтому напрямую соединять фазу с заземлением через варистор нежелательно.

Но вот здесь страшные вещи пишут про варисторы.
http://www.zerosurge.com/HTML/movs.html

По ссылке не пошел, но лучше почитать на сайте epcos про варисторы.
Нужно считать количество срабатываний по характеристикам конкретного типа. У варисторов есть такое понятие, как дерейтинг.

Получаеться что 10 разрядов и варистору конец подкрадываеться, после чего он может гореть ярким пламенем.
И как быть в этой ситуации?

Выбирать варистор с запасом, тогда количество срабатываний увеличивается, вплоть до бесконечности.
В обмен на габаритные размеры, как правило.

У меня питание 24 В. В схеме с сахары предлагают использовать
газоразрядник на 600 В и варисторы на 450 В.

Конечно, та схема не для 24В цепи питания.

Может в моем случае стоит ставить (так как у меня низковольтное питание) элементы защиты на более низкое напряжение.

конечно.
Но все же сначала определите уровень воздействий

[Pat]

У меня питание 24 В. В схеме с сахары предлагают использовать
газоразрядник на 600 В и варисторы на 450 В.

Конечно, та схема не для 24В цепи питания.

Может в моем случае стоит ставить (так как у меня низковольтное питание) элементы защиты на более низкое напряжение.

конечно.
Но все же сначала определите уровень воздействий

Анди а вы не ошиблись в названии ГОСТ Р 51347.4.5 может ГОСТ Р 51317.4.5
Чего то не могу найти нигде ссылок на Р 51347.4.5.

По уровню воздействия.
Хочеться что бы в период воздействия и после устранения помехи устройство продолжало функционировать в соответсвии с назанчением (Критерий качества функционирования А).

При проведении испытаний на наносекундные помехи - степень жесткости 3 амплитуда импульса составляет 1кВ, 5 кГц.
При проведении испытаний на микросекундные помехи ( подача помехи провод - провод, провод-земля) степень жесткости 3.

[Andy Mozzhevilov]

Анди а вы не ошиблись в названии ГОСТ Р 51347.4.5 может ГОСТ Р 51317.4.5
Чего то не могу найти нигде ссылок на Р 51347.4.5.

Да, конечно, дико извиняюсь за описку

По уровню воздействия.
Хочеться что бы в период воздействия и после устранения помехи устройство продолжало функционировать в соответсвии с назанчением (Критерий качества функционирования А).

При проведении испытаний на наносекундные помехи - степень жесткости 3 амплитуда импульса составляет 1кВ, 5 кГц.

Для наносеков 1 кВ соотвествует 2 группе.

При проведении испытаний на микросекундные помехи ( подача помехи провод - провод, провод-земля) степень жесткости 3.

Есть еще такие идеи. Если линия питания представляет собой симметричную пару в кабеле,
то по идее, наведенные напряжения в таком кабеле в идеальном случае будут только несимметричными, то есть сразу в обеих жилах относительно земли. В этом случае по схеме провод-провод можно было бы обойтись минимальной защитой, тем же TVS. Плохо то, что в ГОСТ рассматриваются цепи питания вообще, не зависимо от организации линии электроснабжения. То есть предполагается, что это типовая линия. Формально это обойти не получается. Но если защита делается для собственного успокоения, то этот фактор можно учитывать. Но нужно обеспечить устойчивость к несимметричным помехам.
Если кабель питания экранированный, то тогда помеха подается в экран, это также существенно более мягкий вариант.
Если же рассматривать эту ситуацию с формальной точки зрения, то есть 24В и 3 класс для МИП, то нужно делать многоступенчатую схему защиты. Для КРЕНок, если память моя не изменяет, максимальное входное не более 35В. Отсюда и нужно решать задачу.

Сейчас уже ухожу с работы, времени нет. Завтра попытаюсь что-нибудь еще посоветовать.
А пока все же схему питания не плохо бы знать, что за кабель, а так же есть ли защитное заземление на каждом устройстве.

При проведении испытаний на микросекундные помехи ( подача помехи провод - провод, провод-земля) степень жесткости 3.

Да, и и обычно по схеме провод-провод степень жесткости берется на единицу меньше, чем провод земля.
То есть если провод-земля 2кВ, то провод-провод делают 1кВ. Например, смотри в ГОСТ Р 51318.24
Это уже стандарт на семейство продукции, который ссылается на базовый стандарт 51317.4.5 и др.
В 51317.4.5 приведены только степени жесткости, методы и требования к испытательным генераторам, но как таковые требования по устойчивости в нем не указываются.

[Pat]

А пока все же схему питания не плохо бы знать, что за кабель, а так же есть ли защитное заземление на каждом устройстве.

Кабель будет бронированный телефонный маркировку не знаю, но там 100 пар.

Для питания предполагается использовать 2 пары этого кабеля.
По одной паре будет задействован RS-485. Внутри прибора RS-485 не будет иметь гальванической связи с питанием. Так же предполагается, что для RS-485 будет задействована пара для сигнальной земли.
Через каждые 200 - 400 метров кабель заведен в распределительные шкафы. Собственно к этим шкафам и будут подключаться устройства.
Само устройство будет располагаться в 5-10 метрах от распред. шкафа.

Про защитное заземление - предполагается корпус прибора сделать из пластика.
Сами же кабели раз они бронированные то надо понимать имеют общий экран.
В принципе запитать прибор экранированным проводом не проблема и этот экран подключить к цепям защиты на входе.

[Andy Mozzhevilov]

Можно вот тут порыться:
http://www.bourns.ru/archive.php#section2

Когда я боролся с выходом наших устройств из-за молний (они питались от 220В в деревнях от их ужасных линий), то я где-то прочел что не надо бороться с перенапряжениями, их надо научится пропускать без потерь И так я смог обезопасится. Выходов из строя по этой причине у меня не стало.

Интересно было бы увидеть схемные решения.

[dinam]

Когда я боролся с выходом наших устройств из-за молний (они питались от 220В в деревнях от их ужасных линий), то я где-то прочел что не надо бороться с перенапряжениями, их надо научится пропускать без потерь И так я смог обезопасится. Выходов из строя по этой причине у меня не стало.

Интересно было бы увидеть схемные решения.

Нам возвращали платы на которых выходил из строя симистор и микросхема, которая им управляла и часто был виден пробой на печатной плате. Мои действия: увеличил зазор на плате с 1.5мм до 2мм, резистор который шел с 220в на микросхему заменил на правильный (МЛТ-0,5 или одноватный буржуйский), ну и симистор и диод должны быть не менее чем на 600В. Всё просто . Никаких защитных элементов я не ставил (варисторы и т.п.), так нужна была минимальная стоимость. По набранной мной статистике этого хватило за глаза, по этой причине выходов больше не было. А это порядка 100 тыс. изделий за пару лет.

[Andy Mozzhevilov]

Нам возвращали платы на которых выходил из строя симистор и микросхема, которая им управляла и часто был виден пробой на печатной плате. Мои действия: увеличил зазор на плате с 1.5мм до 2мм, резистор который шел с 220в на микросхему заменил на правильный (МЛТ-0,5 или одноватный буржуйский), ну и симистор и диод должны быть не менее чем на 600В. Всё просто . Никаких защитных элементов я не ставил (варисторы и т.п.), так нужна была минимальная стоимость. По набранной мной статистике этого хватило за глаза, по этой причине выходов больше не было. А это порядка 100 тыс. изделий за пару лет.

При таком подходе всегда будет случай, когда амплитуда помехи будет выше, чем допустимые значения на ваши входные элементы, либо прочность изоляции. Распределение амплитуд наведенных от грозовых разрядов импульсов таково, что в большинстве случаев это импульсы до 1кВ. То есть вы своими действиями сместили несколько границу помехоустойчивости вашей схемы в лучшую сторону, но случаи эти наверняка остались, просто их стало значительно меньше.
Я бы на вашем месте поставил варистор стоимостью где-то рублей 7 в цепь фаза-нейтраль на входе устройства.