Гальваническая развязка и контроль утечки., Несовместимые веши ? Опции

[Mc_off]

Делаю блок питания.

Вход 40-75В выход 200В 120мА.

По ТЗ:
1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.

Как совместить эти два требования ?

[HARMHARM]

Делаю блок питания.

Вход 40-75В выход 200В 120мА.

Судя по описанию - очень похож на железнодорожный

По ТЗ:
1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.

Как совместить эти два требования ?

Ток утечки в таких случаях можно мерить дифференциально, хотя не совсем понятно какой ток утечки Вы имеете в виду. То есть нужно два датчика тока (вытекающего и втекающего по обратному проводу), если показания отличаются - снижать напряжение...
Уточните ТЗ в части тока утечки, не совсем понятно.

[Mc_off]

Уточняю.

В ТЗ сказано: "в случае присоединения одного провода выхода к корпусу через сопротивление 1 кОм питание автоматически отключается или напряжение автоматически снижается до напряжения не более 36 В"



Вот вы предлагаете измерять разницу токов. Чем ? Посоветуйте.
Дело в том, что при КЗ на выходе источника питания к измерительной цепи (кратковременно) будет приложено напряжение питания (200В). В номинальном режиме через измеряющую цепь пожет протекать до 120мА, а значит с учетом "запаса прочности" надо рассчитывать на 150-200мА.

Сейчас у меня в схеме после трансформатора (обатноходового) стоит диод и емкости с дросселем. Все это легко выдерживает КЗ в течение 10с. Конечно есть схема защиты, которая срабатывает быстрее 0.01с.

Утечку я тупо измеряю как падение напряжения на резисторе. Резистор подключен между корпусом и через диодный мост к проводам выхода...

[HARMHARM]

Вариантов дифференциального измерения тока несколько. Во-первых - дифреле. Две встречно (кажется) намотанные обмотки, в середине - геркон. Это, конечно, колхоз, но иногда работает; применять естественно не стоит
Второй вариант: измерять шунтами - резисторами. Тут придется повозиться - нужно оба напряжения измерить и сравнить. Просится схема с ОУ и пошло-поехало.
Есть и третий вариант - использовать преобразователь тока. Есть масса подобных элементов - в сущности датчик Холла. Использовать можно любой - протягиваете оба провода через датчик (прямой и обратный), измеряете непосредственно разницу. Минусы тут следующие - у преобразователей для установки на плату (тех, что я видел) - один проводник через катушку. Я для такой схемы использовал отдельностоящий датчик, в нем просто отверстие - проводв протянуть и все. На датчики можно поглядеть здесь, есть даже с отверстиями. Еще минус - выходной сигнал с датчика бывает совсем разный, напряжение, ток; впрочем, бывают даже цифровые сразу

P.S. Кстати, в импульсном понижающем преобразователе с прерывистым током я использовал просто трансформатор тока, схема даже работала - на топологии той платы просто не смог справиться с помехами, буду еще работать в этом напрвалении, когда время будет... Но это не совсем в тему.

P.P.S. Похоже, Вам придется - таки измерять сопротивление на корпус... Потому что если один из проводов присоединить к корпусу - тока никакого течь не будет Извините, что запутал...

Сообщение отредактировал HARMHARM - Jan 2 2007, 20:26

[Фрол Кузьмич]

1. Блок питания должен иметь гальваническую развязку 20МОм между выходными проводами и корпусом не менее 1500В.
2. Болк питания должен иметь УЗО, которое отключает или снижает выходное напряжение до уровня менее 36В, если появился ток утечки более 30мА с одного из выходных проводов на крпус.

Господа, про дифференциальные токи это вы конешно здорово придумали. Аднака. Допустим п.1 выполнен идеально и сопротивление развязки обеих выходных клемм бесконечно большое. Тогда при замыкании любой клеммы на корпус не будет вообще никакого тока утечки, в т.ч. и дифференциального.

[HARMHARM]

Господа, про дифференциальные токи это вы конешно здорово придумали. Аднака. Допустим п.1 выполнен идеально и сопротивление развязки обеих выходных клемм бесконечно большое. Тогда при замыкании любой клеммы на корпус не будет вообще никакого тока утечки, в т.ч. и дифференциального.

Именно это и написано в моем предыдущем сообщении, если читать внимательно

[Фрол Кузьмич]

Да, извините. Просто пока внимательно прочитал все логические построения про диф токи, последнюю фразу уже ниасилил.

[wim]

Уточняю.

В ТЗ сказано: "в случае присоединения одного провода выхода к корпусу через сопротивление 1 кОм питание автоматически отключается или напряжение автоматически снижается до напряжения не более 36 В"



Вот вы предлагаете измерять разницу токов. Чем ? Посоветуйте.
Дело в том, что при КЗ на выходе источника питания к измерительной цепи (кратковременно) будет приложено напряжение питания (200В). В номинальном режиме через измеряющую цепь пожет протекать до 120мА, а значит с учетом "запаса прочности" надо рассчитывать на 150-200мА.

Сейчас у меня в схеме после трансформатора (обатноходового) стоит диод и емкости с дросселем. Все это легко выдерживает КЗ в течение 10с. Конечно есть схема защиты, которая срабатывает быстрее 0.01с.

Утечку я тупо измеряю как падение напряжения на резисторе. Резистор подключен между корпусом и через диодный мост к проводам выхода...

А если так - два резистивных делителя с входным сопротивлением 20М и коэффициентом деления, например, 10:1 подключены между корпусом и выходными проводами. У одного напряжение измеряется относительно минуса, у другого - относительно плюса. Эта защита задумана, похоже, от неисправности, на случай, если один из выходных проводов соединится с заземлённым корпусом или с любой другой землёй. А это значит, что этой защите не надо быть сильно быстрой, т.е. напряжения, снимаемые с делителей можно хорошо и со вкусом отфильтровать от помех.

[HARMHARM]

В реальных условиях, особенно не в офисе, сопротивление порядка 2-3МОм уже может появляться даже если на плату дыхнуть Я с таким сталкивался, очень противно. Вообще, имхо, такие цифры хороши на испытательном стенде, а на практике недостижимы. Пробовать, конечно же, нужно; может быть схема предложенная уважаемым wim сработает как надо.
Кроме того, система с двумя резисторами уже сигнализирует не о наличии утечки на корпус; с помощью такой схемы реализуется система оповещения об изменении сопротивления изоляции, я такую делал в подобных условиях на подвижном составе. Правда, там были резисторы порядка 150кОм и развязанные каналы измерения...

[wim]

В реальных условиях, особенно не в офисе, сопротивление порядка 2-3МОм уже может появляться даже если на плату дыхнуть Я с таким сталкивался, очень противно. Вообще, имхо, такие цифры хороши на испытательном стенде, а на практике недостижимы. Пробовать, конечно же, нужно; может быть схема предложенная уважаемым wim сработает как надо.
Кроме того, система с двумя резисторами уже сигнализирует не о наличии утечки на корпус; с помощью такой схемы реализуется система оповещения об изменении сопротивления изоляции, я такую делал в подобных условиях на подвижном составе. Правда, там были резисторы порядка 150кОм и развязанные каналы измерения...

Вопросы изоляции - это отдельная тема, с утечками на плате всё равно надо бороться, иначе не получится искомых 20М изоляции. А насчёт того, чего мерять - ток утечки или напряжение на корпусе - это автору девайса надо с автором ТЗ перетереть.

[Фрол Кузьмич]

это автору девайса надо с автором ТЗ перетереть.

Да, и обязательно уточнять что, как и куда может утекать в самой нагрузке, вплоть до казуса, если вдрух окажется, что одна из клемм имеет штатное соединение с заземлённым корпусом нагрузки.
Иначе есть шанс после решения всех технических ребусов получить защиту также и от подключения нагрузки.

[Mc_off]

Спасибо за советы.

Вот вы и поняли почеу эти два пункта противоречат друг другу.

Через сопротивление 20МОм при напряжении 200В протечет не более 10мкА

Предположим разница токов выходных проводов составляет искомые 30мА, тогда
падение напряжения на сопротивлении изоляции: 0,03А*20000000Ом=600000 В

Вот такое вот противоречие в ТЗ.

wim

Собственно предложенный вариант - первый, что пришел мне в голову. Измерять разницу между напряжениями на выходных проводах относительно корпуса.

Не могу пока подобрать премлемый измеритель напряжения. Достаточно крепкий. При подаче 1500В он тоже должен выжить.


Пока использую вот такую схему (вложение) для контроля утечки. Единственное несоответствие ТЗ - сопротивление - не 20МОм

Я тоже столкнулся с пробемой: чем выше сопротивление, тем сильнее сказываются паразитные сопротивления. Например плохо помыли плату - и началось... или один резистор теплее чем другой на 5 градусов - и все...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

Вроде нет на самом деле противоречия в ТЗ (если вдуматься).
Смысл в том, чтобы предотвратить возможное аварийное замыкание внутри, такое, что заданное сопротивление изоляции нарушится.
Поэтому можно просто поставить стандартное УЗО. Бывают электронные или на базе дифференциального трансформатора.

[Фрол Кузьмич]

Таня, ну вдумайтесь, какая разница, замыкание клеммы на корпус внутри "аварийное" или снаружи чем-то шаловливым?
А стандартное УЗО требует наличия третьей защитной цепи (РЕ), которая между прочим должна обязательно соединяться до УЗО с одной из цепей, защищаемых от утечки.

[wim]

Спасибо за советы.

Вот вы и поняли почеу эти два пункта противоречат друг другу.

Через сопротивление 20МОм при напряжении 200В протечет не более 10мкА

Предположим разница токов выходных проводов составляет искомые 30мА, тогда
падение напряжения на сопротивлении изоляции: 0,03А*20000000Ом=600000 В

Вот такое вот противоречие в ТЗ.

wim

Собственно предложенный вариант - первый, что пришел мне в голову. Измерять разницу между напряжениями на выходных проводах относительно корпуса.

Не могу пока подобрать премлемый измеритель напряжения. Достаточно крепкий. При подаче 1500В он тоже должен выжить.


Пока использую вот такую схему (вложение) для контроля утечки. Единственное несоответствие ТЗ - сопротивление - не 20МОм

Я тоже столкнулся с пробемой: чем выше сопротивление, тем сильнее сказываются паразитные сопротивления. Например плохо помыли плату - и началось... или один резистор теплее чем другой на 5 градусов - и все...

Я понимаю это так: ток утечки 10мкА с выходных проводов на корпус - это проверка изоляции, что можно сделать измеряя напряжение на корпусе относительно выходных проводов посредством высокоомных делителей. А 30мА - это ток утечки с выходных проводов на землю через корпус прибора (корпус однозначно должен заземляться, поскольку он металлический, а внутри есть опасные напряжения). Для измерения тока утечки на землю можно между корпусом и контактом заземления включить небольшой резистор и измерять на нём падение напряжения.
Измерять разность выходных напряжений вовсе не обязательно, можно измерять каждое отдельно, собственно, тут даже измерять не надо, достаточно пороговой схемы на компараторах. Чтобы резисторы делителя выдержали 1500В, можно включить несколько штук последовательно, типа 10 резисторов по 2МОм (с напряжением пробоя у каждого 500В).
Защита схемы от поверхностных токов утечки безусловно необходима, но защищать нужно не всю схему, а только измерительную часть. Её можно сделать на отдельной платке, засунуть в отдельную коробочку, залить компаундом, а наружу вывести 5 проводов - к корпусу, заземлению, питанию и логический выход "утечка" (Yes/No).