Защита от импульсных помех по питанию, Нужно защитить DC/DC и собственно схему от МСП и НСП Опции

[Марик]

Разрабатывается устройство, питающееся от 9-32 постоянки. Минус висит на земле. Затем это напряжение преобразуется DC/DC TRACO серии TEN6 в 5 В, которое, собственно, питает схему. Хочется защитить это все от микросекундных и наносекундных помех по самому высокому классу защиты. Делается это по собственной инициативе, в ТЗ этого нет, поэтому можно и несколько проще, просто хочется избавить себя от последующих переделок в случае поступления нового заказа с уже присутствующими требованиями по ЭМС.
Много чего накопал на форуме и в Интернете, однако в моем не опытном в данном вопросе мозге никак все не уляжется Хотелось бы, чтобы кто-нибудь подсказал неплохое решение и посоветовал элементную базу.
Пока представляется схема в виде включенных параллельно питанию разрядника, варистора и (или) супрессора (микросекунды). Перед самим DC/DC поставить фильтр типа BNX от Murata. Варистор, наверное B72214-S 500-K101, S14K50 15J 50v, разрядник B88069-X 180-S102, EC75X 5кА/ 5А, супрессор BZW-50-39V
Еще вопросы:
1) стоит ли заводить землю на 5 В через конденсатор и если да, то из какого принципа он выбирается?
2) Читал, что маломощные варисторы быстро выходят из строя. Если есть смысл их ставить, то какие?
Буду очень благодарен ответу.

[Марик]

Дико извиняюсь. Пришли уточнения, что минус не висит на земле. Только корпус. Хотя бы было снято моё недоумение. Еще раз извиняюсь.

[Andy Mozzhevilov]

вы все же определитесть в воздействиями. А то по высокому классу - это 4кВ по ГОСТ Р 51317.4.5 - у вас схема защиты выйдет большая и дорогая.
По наносекундам - там скорее методы разводки ПП имеют значение, чем фильтры (хотя хороший входной фильтр тоже хорошо помогает).

[Марик]

Скажем так, плата не сильно большая, однако небольшой разрядник, супрессор и фильтр потянет. Требований строгих нет, но хотелось бы как можно большую защиту при негигантских габаритах и приемлемой цене. Просто эта защита - моя прихоть. Раньше в схожих модулях ставили последовательно дроссель и параллельно 2 кондера: электролит и небольшой керамический и все прекрасно работало, но, как понимаете, при более или менее серьезных испытаниях такой фильтр не поможет, тем более на МСП. Хочется в новых модулях заранее предусмотреть возможность таких испытаний, пусть даже не по самому высокому классу.

[Andy Mozzhevilov]

Ну так для начала определите этот самый класс и укажите длину линий питания (где находится источник). Есть ли возможность заземления в месте установки устройства.

[Марик]

Тогда класс 3 (2 кВ). До источника скорее всего не более 20 м (в данном комплексе, возможны другие заказы с использованием этого модуля, где, как понимаете, этот показатель будет разниться, но я думаю, вряд ли превысит 50 м). Заземление центральное. На нем корпус устройства.

[Andy Mozzhevilov]

Для линий электропитания по 4.5 предусматриваются 2 вида испытания, по схеме провод-провод, и по схеме провод-земля.
Наиболее сложный вид испытаний - это провод-провод. Обычно степень жесткости испытаний для провод-провод берется в 2 раза меньше, чем для провод-земля. Например, если провод-земля 2кВ, то провод-провод 1кВ.
Для испытаний по схеме провод-земля вам нужно беспокоиться о том, возможен ли пробой изоляции с какой-либо линии источника питания на заземление. Если прочность изоляции в вашем устройстве не достаточна, чтобы выдержать это перенапряжение, вы можете слить эту помеху на контур заземления, например через варисторы. Причем варисторы вам нужно выбрать такими, чтобы остаточное напряжение на варисторе было меньшим, чем напряжение пробоя изоляции прибора.
Для схемы провод-провод сложнее.
С одной стороны вам нужно выдержать перенапряжение (как положительной, так и отрицательной полярностей), с другой стороны вам нужно по этим линиям питать устройство. Поэтому применение "голого" разрядника, установленного между двумя питающими проводами недопустимо, поскольку импульс перенапряжения будет зажигать разрядник, а источник питания поддерживать разряд (то есть будет КЗ налинии питания). Целесообразно ставить на входе варистор, но скорее всего вам не удасться варистором полностью погасить импульс перенапряжения провод-провод до такого уровня, который не вызовет выхода из строя вашего преобразователя.
Хорошо бы делать вторую ступень защиты, например, поставив TVS. Но - Tvs параллельно варистору нет смысла ставить (по понятным причинам), его нужно отделять, например, низкоомным мощным резистором, рассчитав схему таким образом, чтобы все элементы рассеивали допустимую для них мощность. Однако применение резистора в цепи защиты противоречит постоению схемы питания (когда он там будет мешать, создавая лишнее падение напряжения в цепи электропитания). Поэтому должен быть некий компромисс. Если ваше устройство потребляет небольшую мощность, такую, что резистор в 1-2 Ома в цепи питания не будет помехой, то построить схему защиты можно. Если потребляемые мощности большие - то нужно искать другие пути.

Еще небольшое дополнение.
При испытаниях провод-провод выходное сопротивление генератора помехи - 2 Ома,
по схеме провод-земля - 12 Ом.

[syoma]

Народ, а подскажите мне тоже.
Есть изделие с питанием 24В, неразвязанное. Корпус-пластиковый. Ток потребления - около 50ма, расстояние до источника питания - 20-60м. На входе пока стоит супрессор на 27В, диод и кондер на 22мкф 50В. Далее стоят датчики холла с максимально рабочим напряжением в 30В. Все это дело успещно сдыхает при испытаниях на МИП импульсами 500В по схеме провод-провод. Супрессор выходит в КЗ и таким образом спасает все остальное.
Можете посоветовать усовершенствование схемы, только чтобы малогабартное было - места на плате мало? Напряжение хотелось бы увеличить до 1000В.

[shf_05]

супрессор ставьте бОльшей мощности
при таких токах потребления можно мощный (2-5 Вт тип - SQP) резистор на несколько десятков Ом последовательно питанию, просядет несильно, зато снизит нагрузку на супрессор, до резистора варистор можно еще.
можно еще попробовать самовост. предохранители, но я не пробовал

[pavel_n72]

Но - Tvs параллельно варистору нет смысла ставить (по понятным причинам)

Можете пояснить почему?

[ZASADA]

Народ, а подскажите мне тоже.
Есть изделие с питанием 24В, неразвязанное. Корпус-пластиковый. Ток потребления - около 50ма, расстояние до источника питания - 20-60м. На входе пока стоит супрессор на 27В, диод и кондер на 22мкф 50В. Далее стоят датчики холла с максимально рабочим напряжением в 30В. Все это дело успещно сдыхает при испытаниях на МИП импульсами 500В по схеме провод-провод. Супрессор выходит в КЗ и таким образом спасает все остальное.
Можете посоветовать усовершенствование схемы, только чтобы малогабартное было - места на плате мало? Напряжение хотелось бы увеличить до 1000В.

на вашем "супрессоре на 27В" на самом деле остается 35-40В. поэтому датчики и горят.
надо ограничить ток через супрессор.

[syoma]

на вашем "супрессоре на 27В" на самом деле остается 35-40В. поэтому датчики и горят.
надо ограничить ток через супрессор.

Да я уже решил вопрос. И испытания до 1000В провел.