Hallo Zusammen, ich habe eine kurze Frage, die für die meisten von euch wahrscheinlich ziemlich klar ist. Ich habe eine Relaismatrix (10x12) entworfen und dafür eine 4-Lagen-Platine designed. Im Grunde kann diese gedanklich in zwei aufgeteilt werden: Auf der linken Seite der der Platine befindet sich die Steuereinheit (µC, Schaltregler, Ethernet-PHY, CAN-Transceiver, etc.). Auf der rechten Seite befinden sich 120 Relais, die bis zu 15A Strom schalten können. Vor jedem Relais habe ich als Treiber einen MOSFET den ich gegen Masse schalte um die Relaisspule durchzuschalten. Die Spule zieht dann etwa 90mA. Über die ganze Platine habe ich eine Massefläche gezogen (Layer 1 und 4) Angenommen ich würde nun bspw. 100 Relais gleichzeitig schalten wollen, dann würden 100 MOSFETS einen Strom von 90mA gegen Masse schalten. Da aber mein µC auch an der Massefläche angeschlossen ist , habe ich mich gefragt ob sich das negativ auf den µC auswirkt (z.B. durch plötzliche Resets o.ä.). Nun meine Frage : Macht es sinn zwei einzelne Masseflächen (für die linke und rechte Seite) zu ziehen und diese kurz vorher am "Hauptmasse"-Anschluss (In dem Fall der Stecker des Labornetzteils) wieder zu verbinden? Puuh.. ich hoffe das ist einigermaßen verständlich .. Würde mich über Antworten freuen. Viele Grüße, Mathi
was für eine Frage ohne Layout ohne Details, Matthi schrieb: > Da > aber mein µC auch an der Massefläche angeschlossen ist , habe ich mich > gefragt ob sich das negativ auf den µC auswirkt (z.B. durch plötzliche > Resets o.ä.). kann alles passieren, meine Glaskugel ist zum C&C
OT: Der zweite Beitrag in jedem Thread dieses Forums lautet immer (sinngemäß): "Ich kann nichts sinnvolles zum Thema beitragen, weil nicht jedes kleinste Detail veröffentlicht wird" Zum Thema: Die Relais stellen eine Induktivität dar und an Induktivitäten kann sich der Strom nicht abrupt ändern. Wenn also die Versorgung ausreichend dimensioniert ist, sollte das Einschalten der Relais keine Probleme bereiten. Kannst es ja mal simulieren und den Spannungs und Stromverlauf untersuchen.
MikeH schrieb: > OT: Der zweite Beitrag in jedem Thread dieses Forums lautet immer > (sinngemäß): "Ich kann nichts sinnvolles zum Thema beitragen, weil nicht > jedes kleinste Detail veröffentlicht wird" > > Kannst es ja mal simulieren und den Spannungs und Stromverlauf > untersuchen. wenn du meinst dein Beitrag war sinnvoller? jede Simmulation wurde oft genug von der Realität eingeholt, ohne Musterbau und Versuch wird das eh nix.
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Schalte doch mehrere dicke Elkos parallel zu der Relaisversorgung. MfG
> Die Relais stellen eine Induktivität dar und an > Induktivitäten kann sich der Strom nicht abrupt ändern. Kommt auf den Blickwinkel an. Aus Sicht der Spannungsversorgung ändert sich der Strom durchaus Sprunghaft, wenn die Transistoren abschalten.
Stefan U. schrieb: > Spannungsversorgung ändert > sich der Strom durchaus Sprunghaft, wenn die Transistoren abschalten Freilaufdioden für das abschalten sind natürlich vorausgesetzt, denn die Energie des Magnetfeldes muss ja irgendwo hin. Allerdings gebe ich dir Recht, dass "sprunghaft" alles im Bereich von Pico- bis Millisekunden bedeuten kann.
Matthi schrieb: > Nun meine Frage : Macht es sinn zwei einzelne Masseflächen (für die > linke und rechte Seite) zu ziehen und diese kurz vorher am > "Hauptmasse"-Anschluss (In dem Fall der Stecker des Labornetzteils) > wieder zu verbinden? Machen tut es keinen Sinn, aber haben hat es Sinn. Joachim B. schrieb: > kann alles passieren, meine Glaskugel ist zum C&C Dann antworte doch erst, wenn Du Deine Kugel wieder zur Verfügung hast. Joachim B. schrieb: > wenn du meinst dein Beitrag war sinnvoller? Ja, ich meine auch, daß sein Beitrag sinnvoller als Deiner war. Das ist beim Inhalt Deines Beitrages aber auch kein Kunststück.
Christian S. schrieb: > Schalte doch mehrere dicke Elkos parallel zu der Relaisversorgung. Theoretisch kann man sich damit einen dicken Schwingkreis einhandeln. Er sollte auf jeden Fall mal checken, ob bei seiner Auswahl mit einer oder 120 geschalteten Spulen und der gewählten Kapazität (inklusive der im Netzteil) der aperiodische Grenzfall des Schwingkreises oder besser der Kriechfall der Anordnung sichergestellt ist. Rechnen oder Simulation beruhigt zumindest erstmal ;).
Matthi schrieb: > Angenommen ich würde nun bspw. 100 Relais gleichzeitig schalten wollen, > dann würden 100 MOSFETS einen Strom von 90mA gegen Masse schalten. Da > aber mein µC auch an der Massefläche angeschlossen ist , habe ich mich > gefragt ob sich das negativ auf den µC auswirkt (z.B. durch plötzliche > Resets o.ä.). Das hängt sicher auch von der Leitungsführung ab. Wenn der µC, seine Resetbeschaltung, seine Blockung, der GND-Bezug der Eingangssignale usw. sich räumlich eng mit dem GND-Pin des µC verbunden sind, wird kaum etwas passieren. Sollte sich die Masse jedoch so stark anheben, dass die Differenz an seiner Spannungsversorgung unter den Brown-Out-Level fällt, dann schon. Das hängt aber auch davon ab, ob der µC und die Relais von der selben Versorgungsspannung getrieben werden bzw. wie der Regler für den µC an das System platziert ist. Andererseits sind die angenommenen 9A für eine große Cu-Fläche auch nicht gerade dramatisch viel. Da werden dann kaum 100mV-200mV (einfach mal grob geschätzt, da ich die Abmessungen und die Cu-Dicke nicht kenne) an GND-Lifiting zusammenkommen. Falsch ist es auf jeden Fall nicht, wenn du die beiden Massen an einem Referenzpunkt zusammenführst. Falsch ist es auch nicht, wenn die Massen großflächig und damit niederimpedant sind. Sie können durchaus auf einem Layer liegen. Die Einspeisung der Versorgung sollte man, wie bei Audioverstärker, von der Leistungsseite her machen.
Vielen Dank für eure Antworten. Ist halt nun die Frage ob ich die Massefläche weiterhin über die ganze Platine "überzogen" lasse (und somit Gefahr laufe, dass ich andere Bauteile beim mehrfachen Schalten der MOSFETs beeinflusse) oder teile ich die Masse lieber auf. Habt ihr da Erfahrungswerte auf die ich zurück greifen darf ? Grundsätzlich : lieber auf Nummer sichergehen, Massefläche auf zwei aufteilen und kurz vor Masseanschluss wieder zusammen führen. So ist sichergestellt, dass der Strom der FETs , der gegen Masse abfließen soll, den direkten weg zum Masseanschluss nimmt und nicht an die Steuereinheit kommt. Zumindest so mein Gedankengang .. MikeH schrieb: > Freilaufdioden für das abschalten sind natürlich vorausgesetzt sind vorhanden. Joachim B. schrieb: > wenn du meinst dein Beitrag war sinnvoller? ja war er. Joachim B. schrieb: > ohne > Musterbau und Versuch wird das eh nix. ich hab die große Befürchtung, dass das die einzige Methode ist um eine zufriedenstellende Antwort zu bekommen. Interessant wäre ob jemand schon einmal solch einen ähnlichen Fall hatte wie ich
Mathi schrieb: > ich hab die große Befürchtung, dass das die einzige Methode ist um eine > zufriedenstellende Antwort zu bekommen Ehrlich gesagt, finde ich deine Herangehensweise schon ganz OK so. Erstmal nachdenken und ein paar Meinungen einholen und bewerten. Da kannst du schonmal ein paar Fehler ausräumen, die dich beim sinnfreien "Ausprobieren" dann eh eingeholt hätten. Viel Erfolg bei deinem Projekt.
HildeK schrieb: > Das hängt aber auch davon ab, ob der µC und die Relais von der selben > Versorgungsspannung getrieben werden Die Relais werden direkt vom Labornetzteil mit 12 V betrieben während die Steuereinheit über einen Schaltregler (Recom R-7833-10) versorgt wird. Mich würde halt brennend interessieren was passiert, wenn ich die Flächen nicht auftrenne. Ich denke ich riskiere es einfach mal , nur um die Möglichkeit einer einfachen Analyse zu haben und somit etwas zu lernen. MikeH schrieb: > Viel Erfolg bei deinem Projekt. vielen Dank!
Mathi schrieb: > Mich würde halt brennend interessieren was passiert, wenn ich die > Flächen nicht auftrenne. Meine Einschätzung ist: es wird funktionieren. Die Ströme sind nicht so riesig und eine Cu-Massefläche ist schön niederohmig.
>Grundsätzlich : lieber auf Nummer sichergehen, Massefläche auf zwei >aufteilen und kurz vor Masseanschluss wieder zusammen führen. So ist >sichergestellt, dass der Strom der FETs , der gegen Masse abfließen >soll, den direkten weg zum Masseanschluss nimmt und nicht an die >Steuereinheit kommt. Zumindest so mein Gedankengang .. Da denkst Du richtig, schaden kann es nicht. Auch wenn es ohne Trennung funktioniert (abhängig von der Anordnung der Restlichen Bauelemente) würde ich da kein Risiko eingehen. Sind wenn alle LEDs geschaltet haben immerhin 9A, das kann schon einen Masseversatz verursachen. Am Knotenpunkt einen Elko platzieren schadet auch nie. Versorgung von da Sternförmig legen. Aber 4 Lagen und 100 Relais, die Leiterplatte will ich nicht bezahlen müssen.
MikeH schrieb: > Ehrlich gesagt, finde ich deine Herangehensweise schon ganz OK so. > Erstmal nachdenken und ein paar Meinungen einholen und bewerten. Da > kannst du schonmal ein paar Fehler ausräumen, die dich beim sinnfreien > "Ausprobieren" dann eh eingeholt hätten. sehe ich auch so. Wenn er Schaltplan & Layout postet (bitte als Bilder oder PDFs, keine programmspezifische proprietäre Formate), kommen höchstwahrscheinlich noch differenziertere Meinungen und Empfehlungen.
HildeK schrieb: > Mathi schrieb: >> Mich würde halt brennend interessieren was passiert, wenn ich die >> Flächen nicht auftrenne. > > Meine Einschätzung ist: es wird funktionieren. Die Ströme sind nicht so > riesig und eine Cu-Massefläche ist schön niederohmig. Das sehe ich genauso. Dialektisch sieht das für mich so aus: Für das Auftrennen spricht, dass der Relaisstrom das Potential der Masse anheben könnte. Andererseits: macht das vermutlich wenig. Du kannst ja mit deinem Layout mal ein paar pessimistische Abschätzungen machen (nicht vermaschte Leiterbahnen statt der Massefläche, Worst-Case-Szenario eingeschalteter Relais). Es würde mich wundern wenn das überhaupt in den 3-stelligen Millivolt-Bereich kommt. Und wen betrifft diese Spannung: vermutlich hauptsächlich die Ansteuerung deiner Mosfets. Denen sind 0.1V weniger am Gate vermutlich egal. Zudem wurde oben ja schon angemerkt: der Strom steigt wegen der Relaisinduktivität nicht so sprunghaft. --> Massefläche wird vermutlich funktionieren. Gedanken würde ich mir über folgende Punkte machen: * Das Ausschalten der Relais. Die in der Spule gespeicherte Energie muss ja irgendwohin. Freilaufdioden parallel zur Spule sind bei monostabilen Relais nicht so toll weil sie das mechanische Abschalten verlangsamen. Bei deinen Strömen (AC? DC?) führt das vermutlich zu höheren Kontaktverschleis. * Ansteuerleistung und Abwärme. Wir wissen nicht wie viele Relais du gleichzeitig einschalten willst. Aber wären es 100, dann bräuchten allein die Relais 9A. Mal 5V. Oder gar 12V? Und dazu kommen dann noch die Ohm'schen Verluste der geschalteten Leitungen. Edit: Mist, ich bin zu langsam oder zu langatmig beim Schreiben. Bis ich meinen Beitrag fertig habe habt ihr schon alle Punkte genannt...
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Keksstein schrieb: > Versorgung von da > Sternförmig legen. Könntest du das etwas genauer erklären ? Keksstein schrieb: > Aber 4 Lagen und 100 Relais, die Leiterplatte will ich nicht bezahlen > müssen. Zahle zum Glück auch nicht ich :) Daher darf ich etwa herum experimentieren.
"der aperiodische Grenzfall des Schwingkreises oder besser der Kriechfall der Anordnung sichergestellt ist" Vielleicht können wir diesen nach Abschluß der Entwicklung mal als Bild zu sehen bekommen, je nachdem wieviele Relais beteiligt sind? Es dürfte also keine ganze Schwingung erkennbar sein. mfG
Beachte die Ansteuerleistung, 9A bei 12V sind über 100W!
Also die Relais nicht zu eng anordnen. Evtl. Lüfter vorsehen.
Überlegen, ob bistabil möglich ist oder Reduktion des Haltestromes durch
PWM.
Du kannst die 120 Relais nicht ganz gleichzeitig schalten lassen.
In die Gates 1k in Serie zum Dämpfen von Ringing.
> die bis zu 15A Strom schalten können.
Da würde ich mir eher Sorgen machen, was passiert, wenn 1500 A plötzlich
ein- oder ausschalten. Evtl. Snubber vorsehen.
Ich würde eine durchgehende Gnd-Plane verwenden, da sie die geringste
Induktivität hat.
Ich vermute, daß 120 Schließer der Relais in Reihe liegen und als Last eine einsame LED zaghaft aus der Fronttür eines Schaltschrankes ragt, die dadurch geschaltet wird. So etwas nennen BWL-Absolventen: Ökonomie. Wegtreten!
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