Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Basisisolation / Funktionsisolation am Netzeingang


von Bernie B. (berbeer)


Lesenswert?

Hallo,
ich glaube, es zu wissen, bräuchte aber mal ein paar andere Meinungen...

Es geht um den Netzanschluß auf einer Leiterplatte für ÜK3 und da um den 
Isolationsabstand L1 - N.

Die Schaltung ist folgendermaßen aufgebaut:

 1 Netzanschlußklemme
 2 Leiterplattensicherung 2A
 3 Filterkondensator C1
 4 EMV-Drossel
 5 Filterkondensator C2
 6 Varistor
 7 Lade-NTC
 8 Gleichrichter
 9 Schaltnetzteil

Am Netzanschluß muss Basisisolation eingehalten werden,
im Schaltnetzteil reicht dann Funktionsisolation,
denn Überspannungen wären hier eh fatal.

Meine Frage ist nun, wo genau der Übergang von Basisisolation zu 
Funktionsisolation stattfindet.

Ich vermute, dass nach VDE der Übergang an der Sicherung stattfindet,
denn wenn es hinter der Sicherung zu einem Überschlag kommt,
knallt die Sicherung durch und alles ist gut.

Aus Qualitätsgründen möchte man einen Überschlag verhindern,
deshalb wird man im eigenen Interesse bis zur EMV-Drossel oder bis
zum Lade-NTC Basisisolation einhalten.

Aber spätestens am Gleichrichter sind Überspannung durch die Kapazität 
des SNT-Kondensators begrenzt, so dass Überspannungen nicht mehr zu 
erwarten sind.


Wie seht ihr das, bin ich da mit meiner Einschätzung richtig???
[ _ ] richtig so
[ _ ] nein, ist anders, nehmlich :)

: Bearbeitet durch User
von Route_66 H. (route_66)


Lesenswert?

Bernie B. schrieb:
> [ _ ] nein, ist anders, nähmlich ...

Wer nämlich, ziemlich oder dämlich mit 'H' schreibt, der ist nämlich 
ziemlich dämlich!

von Bernie B. (berbeer)


Lesenswert?

Route 6. schrieb:
> Bernie B. schrieb:
>> [ _ ] nein, ist anders, nähmlich ...
>
> Wer nämlich, ziemlich oder dämlich mit 'H' schreibt, der ist nämlich
> ziemlich dämlich!

ooops - da bin ich doch immer so stolz auf meine Rechtschreibung!

Habs geändert, so bleibts jetzt :)

(Abgesehen davon, ich habs mit 'h' und nicht mit 'H' geschrieben. Das 
wäre ja wirklich däHmlich gewesen)

: Bearbeitet durch User
von ST (Gast)


Lesenswert?

Route 6. schrieb:
> ziemlich dämlich

ist z.B., wegen eines einfachen Rechtschreibfehlers rumzumosern. (Wäre 
der sinnverfälschend o.ä., könnte man diskutieren, ob eine Korrektur - 
kein pseudo-kreatives mehrfach-Umlaut-mlich-Gebilde - gut wäre.)

Daß der Beitrag zum Thema nichts enthält, ist ein weiterer Kritikpunkt.
Und ja, zu versuchen, Dir so etwas zukünftig ausreden, ist mir wert,
dafür ebenfalls einen nicht themenbezogenen Beitrag dazuzusetzen.

(Ich habe zum Thema nichts beizutragen und hätte nichts geschrieben.)

Solche Spitzfindigkeiten haben nämlich schon so manchen Thread in die
völlig falsche Richtung gelenkt. Bitte - beherrsche Dich doch.

von der schreckliche Sven (Gast)


Lesenswert?

Hallo Bernie!
Schon mal Anschauungsunterricht genommen? Ich schon. Also, auf dem 
Flohmarkt Schaltnetzteile aller Art erworben, nur um sie auseinander zu 
nehmen, und zu schauen, wie man das macht.
Meine Beobachtung: Meistens (!) sind die Abstände zwischen den 
Leiterbahnen bis zum Gleichrichter deutlich grösser, oft bis zum 
Siebelko. Richtig eng wird`s dann am Schalttransistor, aber gerade da 
tritt die höchste Spannung auf, manchmal mit fatalen Folgen...

von U. M. (oeletronika)


Lesenswert?

> Bernie B. schrieb:
> ich glaube, es zu wissen, bräuchte aber mal ein paar andere Meinungen...
> Es geht um den Netzanschluß auf einer Leiterplatte für ÜK3 und da um den
> Isolationsabstand L1 - N.
Die Mindestanstände für Funktionsisolierung stehen in VDE-Normen.
Auszüge davon findest man auch im Internet, z.B. hier:
https://www.electronicprint.eu/files/rund%20um%20die%20leiterplatte/spannungsfestigkeit.pdf

> Die Schaltung ist folgendermaßen aufgebaut:
>  1 Netzanschlußklemme
>  2 Leiterplattensicherung 2A
>  3 Filterkondensator C1
>  4 EMV-Drossel
>  5 Filterkondensator C2
>  6 Varistor
>  7 Lade-NTC
>  8 Gleichrichter
>  9 Schaltnetzteil
> Am Netzanschluß muss Basisisolation eingehalten werden,
Ich meine, der Begriff Basisisolierung hat nix mit Zuverlässigkeit des 
Gerätes zu tun, sondern mit Schutz vor berührbaren Teilen, welche 
gefährliche Spannung führen.

Das Anschlusskabel hat in der Regel deshalb mind. eine doppelte 
Basisisolierung. Was danach kommt, hängt von der Schutzklasse ab.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)

> im Schaltnetzteil reicht dann Funktionsisolation,
> denn Überspannungen wären hier eh fatal.
In einem qualitätiv hochwertigen Schaltnetzteil werden Halbleiter 
verbaut, deren Spannungsfestigkeit weit höher als die übliche 
Nennspannung ist
(z.B. 800V...1000V, statt nur 400...600V).
Der Varistor begrenzt zwar die Spannung, aber der altert auch.

Wenn dann aber ein Überschlag zwischen den Pins die Spannung so 
begrenzt, dass der Halbleiter nicht durchschlägt, kann ein knapp 
dimensionierter Abstand evtl. sogar eine Schutzfunktion haben.

> Meine Frage ist nun, wo genau der Übergang von Basisisolation zu
> Funktionsisolation stattfindet.
Das eine ist eine Frage der Sicherheit zwischen gefährlichen 
Stromkreisen und berührbaren Teilen, das andere ist ein rein 
funktionelles Problem.

> Ich vermute, dass nach VDE der Übergang an der Sicherung stattfindet,
> denn wenn es hinter der Sicherung zu einem Überschlag kommt,
> knallt die Sicherung durch und alles ist gut.
Kommt immer auf die Randbedingungen an.
Zu einer EMV-Prüfung gehört auch die Surge (Prüfung auf 
Blitzlagfestikeit).

> Aus Qualitätsgründen möchte man einen Überschlag verhindern,
> deshalb wird man im eigenen Interesse bis zur EMV-Drossel oder bis
> zum Lade-NTC Basisisolation einhalten.
siehe oben.

Gruß Öletronika

von ST (Gast)


Lesenswert?

U. M. schrieb:
> In einem qualitätiv hochwertigen Schaltnetzteil werden Halbleiter
> verbaut, deren Spannungsfestigkeit weit höher als die übliche
> Nennspannung ist
> (z.B. 800V...1000V, statt nur 400...600V).

Ich kenne das so, daß man bei mit PFC für eine Zwischenkreis von ca. 
380-420VDC (Spannungs-)gespeisten Brückenschaltungen sowohl in der PFC 
als auch den Brücken-Zweigen jeweils mit Spannungsfestigkeiten von 
600-650VDC arbeitet. (Unabhängig ob IGBT oder FET.)

(Wegen der geregelten Zwischenkreis-Spannung sieht man auch mal 
(durchaus noch) FETs mit Spannungsfestigkeit von 500VDC, wo dies möglich 
ist - aber spätestens seit die Hersteller von SJ-FETs praktisch nur noch 
600-max.900VDC-FETs herstellen, immer weniger.)

Für Topologien mit höheren auftretenden Spannungen hingegen werden gerne 
(auch, wenn die Spannung > DC-Link bei einem noch funktionierenden 
"Lossless Snubber" nicht/ nicht in vollem Ausmaß auftritt) 
dementsprechend höher sperrende Transistoren verwendet.

Natürlich ist diese Sicherheitsmarge bei einigen "höherwertigen" 
Konstruktionen höher, aber 1000V-Si-FETs wird man selten finden.
(Für den Großteil d. Topologien vom Großteil d. Entwickler als unnötig 
eingestuft <---> wie gesagt SJ 600-900VDC ... bedingt sich gegenseitig.)

Für einen Single-Stage-PFC-Flyback könnten je nach Relation ÜV/Tastgrad, 
also angenommen, bei hohem Tastgrad, 800 oder besser 900VDC vonnöten 
sein.
(Obwohl es Flybacks gibt, die mit einem 650V-Schalter (und zwar "recht 
gut") auskommen - bei niedrigem max. Duty-Cycle, und/oder dem richtigen 
Snubber.)

400/450VDC-FETs, die früher sehr oft eingesetzt wurden (einfach 
gleichgerichtete Netzspannung, ca. 320-325VDC), sind seit der Entstehung 
der 75W-PFC-Grenze weder für die PFC-Stufe selbst, noch für die ca. 400V 
im DC-Link, noch ausreichend. (Deshalb sank und sinkt ihre 
Einsatzhäufigkeit <---> sie wurden für SJ-FETs nie berücksichtigt.)

Ich wollte das nur richtigstellen bzw. konkretisieren, damit weder nach 
"schlechten" Netzteilen mit 400V-FETs, noch nach "super-guten" mit 
1000V-Schaltern, ohne große Chancen, fündig zu werden, gesucht wird.

Und auch feststellen sowie belegen, daß 600V Sperrspannung - gerade mit 
PFC davor (und auch innerhalb selbiger), und/also vor allem bei Halb- 
und Vollbrücken, Leistungen >(>)75W - nicht "schlecht", sondern gang und 
gäbe sind.

Selbstverständlich kann man sich bei 
Eigenbauten/Einzelstücken/"Spezialanfertigungen" ... mehr gönnen. Aber 
die Industrie macht es meines Wissens genau so, und praktisch unabhängig 
vom Preis, ebenfalls meines Wissens.

Bitte um Korrektur, falls jemand abweichende Informationen hat. In dem 
Fall bitte ich um aussagekräftige Dokumente/Links, wenn möglich.

von Bernie B. (berbeer)


Lesenswert?

U. M. schrieb:
> Ich meine, der Begriff Basisisolierung hat nix mit Zuverlässigkeit des
> Gerätes zu tun, sondern mit Schutz vor berührbaren Teilen, welche
> gefährliche Spannung führen.
Ist m.E. nicht ganz korrekt.
Basisisolation ist der "... grundlegende Schutz ..." (EN60664-1)
und ist für Netzstromkreise auch dort vorgeschrieben,
wo nix berührbares in der Nähe ist.

Bei berührbaren Teile kommt dann zusätzliche, verstärkte oder doppelte 
Isolation ins Spiel. Deshalb auch die doppelte Isolation von 
Anschlußkabeln.

> In einem qualitätiv hochwertigen Schaltnetzteil werden Halbleiter
> verbaut, deren Spannungsfestigkeit weit höher als die übliche
> Nennspannung ist
> (z.B. 800V...1000V, statt nur 400...600V).
Die hohe Spannungsfestigkeit wird weniger wegen "hochwertig" verbaut, 
sondern vielmehr wegen der Rückarbeitsspannung des Trafos.
Abgesehen von einer gewissen Spannungsreserve versucht man, die 
Spannungsfestigkeit so gering wie möglich auszuwählen.
Nicht wegen den Kosten, sondern weil Halbleiter mit geringeren 
Sperrspannungen weniger Verluste aufweisen.

>> Meine Frage ist nun, wo genau der Übergang von Basisisolation zu
>> Funktionsisolation stattfindet.
> Das eine ist eine Frage der Sicherheit zwischen gefährlichen
> Stromkreisen und berührbaren Teilen, das andere ist ein rein
> funktionelles Problem.
Sicherheit ist bei berührbaren Teilen gefragt, da reicht aber 
Basisisolation nicht aus.
Bei meiner Frage geht es aber genau um die Basisisolation zwischen L1 
und N.
Am Netzeingang meiner Leiterplatte ist bei geschlossenem Gehäuse weit 
und breit nix Berührbares, deshalb auch keine verstärkte Isolation.
Wenn dazwischen der Funke überspringt, dann rummst es ein bisschen und 
die vorgeschaltete Sicherung fliegt raus, das ist aber für Leib und 
Leben nicht gefährlich.

Mein Verständnis ist, das Netzstromkreis IMMER mindestens Basisisolation 
erfordern. Wenn berührbare Teile in der Nähe sind, dann Basisisolation 
plus zusätzlicher Schutz (z.B. verstärkte, doppelte Isolation oder 
PE-Kontakt). Wenn nix Berührbares und keine Isolation zu unmittelbaren 
Netzstromkreisen oder anderen Stromkreisen erforderlich ist, dann ist 
Funktionsisolation ausreichend.

von U. M. (oeletronika)


Lesenswert?

Hallo,
> Bernie B. schrieb:
> U. M. schrieb:
>> Ich meine, der Begriff Basisisolierung hat nix mit Zuverlässigkeit des
>> Gerätes zu tun, sondern mit Schutz vor berührbaren Teilen, welche
>> gefährliche Spannung führen.
> Ist m.E. nicht ganz korrekt.
> Basisisolation ist der "... grundlegende Schutz ..." (EN60664-1)
> und ist für Netzstromkreise auch dort vorgeschrieben,
> wo nix berührbares in der Nähe ist.
mir liegt hier zu Hause keine VDE-Norm vor, deshalb kann ich jetzt auch 
nicht ganz genau sagen, wie die Brgriffe definiert sind.
Allerdings wird der Begriff "Basisisolierung" auch in Verbindung mit der
"Schutzklasse I" genannt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzklasse_(Elektrotechnik)#Schutzklasse_I_.2F_Schutzleiter
Auch in Verbindung mit dem Begriff "Fingersicherheit" ist 
Basisisolierung quasi der Mindeststandard.

Ich meine deshalb, dass in allen Fällen, wo es nicht um die Berührbarket 
geht, die Funktionsisolierung der richtige Beriff sein sollte.
Dafür gibt es aber auch Tabellenwerte in den VDE-Normen.

> Bei berührbaren Teile kommt dann zusätzliche, verstärkte oder doppelte
> Isolation ins Spiel. Deshalb auch die doppelte Isolation von
> Anschlußkabeln.
Nicht bei "Schutzklasse I" zwingend.

>> In einem qualitätiv hochwertigen Schaltnetzteil werden Halbleiter
>> verbaut, deren Spannungsfestigkeit weit höher als die übliche
>> Nennspannung ist
>> (z.B. 800V...1000V, statt nur 400...600V).
> Die hohe Spannungsfestigkeit wird weniger wegen "hochwertig" verbaut,
> sondern vielmehr wegen der Rückarbeitsspannung des Trafos.
> Abgesehen von einer gewissen Spannungsreserve versucht man, die
> Spannungsfestigkeit so gering wie möglich auszuwählen.
> Nicht wegen den Kosten, sondern weil Halbleiter mit geringeren
> Sperrspannungen weniger Verluste aufweisen.

Ja, dem kann ich nicht direkt widersprechen.
Ich denke, irgend wo zwischendrin liegt das Optimum.
Ich würde keine Halbleiter auswählen, die nur sehr knapp über der 
Nennspannung liegen. Andere Aspekte spielen natürlich auch eine Rolle.

> Sicherheit ist bei berührbaren Teilen gefragt, da reicht aber
> Basisisolation nicht aus.
Das hängt, wie schon geschrieben, von dem Schutzkonzept ab.

> Am Netzeingang meiner Leiterplatte ist bei geschlossenem Gehäuse weit
> und breit nix Berührbares, deshalb auch keine verstärkte Isolation.
Dann geht es IMHO auch nur um Funktionsisolierung.
Gruß Öletronika

von hauspapa (Gast)


Lesenswert?

Nach meinem Verständnis darfst Du ab dem Varistor auf ÜK1 zurück. Der 
sorgt ja dafür das die Prüfschärfe von ÜK1 nicht überschritten werden 
kann. Das hilft schon einiges, ab da sind dann eh die Kriechstrecken 
dominant.

viel Erfolg
hauspapa

von hauspapa (Gast)


Lesenswert?

U. M. schrieb:
> ist bei geschlossenem Gehäuse weit und breit nix Berührbares, deshalb auch
>keine verstärkte Isolation.

Genau dieses geschlossene Gehäuse IST deine verstärkte Isolation. Hast 
Du mit der Formulierung "weit und breit" gut getroffen.
(Oder wenn aus Metall geerdet, SK1 und Basisisolation)

von Bernie B. (berbeer)


Lesenswert?

hauspapa schrieb:
> U. M. schrieb:
>> ist bei geschlossenem Gehäuse weit und breit nix Berührbares, deshalb auch
>>keine verstärkte Isolation.
>
> Genau dieses geschlossene Gehäuse IST deine verstärkte Isolation. Hast
> Du mit der Formulierung "weit und breit" gut getroffen.
> (Oder wenn aus Metall geerdet, SK1 und Basisisolation)

Richtig, deshalb habe ich an der Stelle keine Probleme mit Schutz gegen 
gefährlichen Spannungen zu tun.
Aber nach meinem Verständnis muss ich ja zwischen L1 und N dennoch 
Basisisolation einhalten,
da es Netzstromkreis mit definierter Überspannungskategorie sind.

Aber innerhalb vom SNT-Primärkreis hab ich immer noch nichts mit 
gefährlichen Spannungen tun, aber da ich 1. durch die Sicherung einen 
gewissen Schutz habe und 2. durch Varistor und SNT-Kondensator 
Überspannungen gefiltert sind.

Ich bin aber immer noch nicht sicher, wo genau der Übergang zur 
Funktionsisolation ist.
Ich vermute ja, dass der Übergang da ist, wo micht gewisse Impedanzen 
zum Netz trennen.
Der Varistor alleine wird es nicht tun, denn so ein kleiner Varistor 
unmittelbar am Netzeingang wird bei energiereichen Impulsen eher 
zerstört werden als dass er nenneswert schützt.
Deshalb sitzt der Varistor hinter der EMV-Drossel.
So vermute ich ja auch, dass ich ab der EMV-Drossel Funktionsisolation 
machen darf.

Oder ????


( verstärkte Isolation brauche ich natürlich zum Sekundärkreis, da muss 
ich natürlich den vollen Schutz von ÜK3 zu SELV einhalten... )

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.