Hallo, ich habe festgestellt, dass wir an einer Platine nicht genug Abstand zwischen einer Leiterbahn und GND haben, was nach Jahren - vermutlich in Zusammenhang mit Dendritenwachstum oder ähnlichem - zu Kürzschlüssen führt. In der aktuellen bestellung habe ich die Abstände vergrößert und überlege nun, wie ich hierzu eine qualitative Aussage treffen kann. Ich denke an einen einfachen Isolationstester (z.B. Uni-T UT533), mit dem ich dann mal die entsprechende Leiterbahn gegen GND messen - macht das Sinn? Oder ist das eher Humbuk, da ich durch den Lötstoplack und den Leiterbahnabstand nichts messen kann? Ich würde zu dieser Messung die entsprechenden Bauteile ablöten, da ich die mit der Prüfspannung des Isolationstesters eh zerschießen würde. Und bei welcher Spannung sollte man so eine Messung durchführen? Niedrigste Spannung, messen, nächst höhere Spannung, messen... bis man nen sinnvolles Ergebnis hat? Und wie sieht es mit ner Unterlage für solche Messungen aus? Sollte ich mir hierzu ne Persinaxplatte oder sowas zulegen? Der UT533 kann folgende Spannungen: 50V, 100V, 250V, 500V und 1000V. Danke schonmal für eueren Input.
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Man kann hohe Spannungsunterschiede in Innenlagen legen. Dann muß man aber auch den Lagenabstand entsprechend spezifizieren.
Da es sich hierbei um eine zweilagige Platine handelt, ist das aktuell nicht machbar. Evtl. wird es irgendwann eine neue Version dieser Platine mit mehr Lagen geben, aber momentan besteht hierzu keine Notwendigkeit.
Alex W. schrieb: > vermutlich in Zusammenhang mit Dendritenwachstum Ist da tatsächlich flächig Wasser auf der Platine? Denn Dendriten wachsen nur unter Wasser. Kannst du die Ursache besser eingrenzen als nur "vermutlich". Denn sonst bekämpfst du ja nur einen "vermutlichen" Fehler... Um welche Abstände und (Betriebs)spannungen dreht es sich denn? Alex W. schrieb: > mit dem ich dann mal die entsprechende Leiterbahn gegen GND messen - > macht das Sinn? Oder ist das eher Humbuk Es ist unsinnig, denn eine unverschmutzte trockene Leiterplatte mit Stopplack hält auch auf 1mm Bahnabstand 1kV aus. In der Praxis setzt du einfach mal die üblichen Werte mit Verschmutzungsgrad Und Isolierstoffklasse an und dann ist eine Messung hinfällig: Leiterbahnabstände Und wenn es trotzdem nicht funktioniert, dann hast du falsche Voraussetzungen zur Feuchte und dem Verschmutzungsgrad angenommen. Und du musst da nachbessern.
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Feuchtigkeit ist da keine vorhanden (ich glaube bei bestimmt 200 reparierten Platinen habe ich eine einzelne gesehen, die nen Wasserschaden hatte - aber im Normalfall kommt da nichts ran). Leider ist der Leiterbahnabstand etwa 0,2mm bei Spannungen von 50V (mit induktiver Last - E-Magnet, also vermutlich mit deutlichen Ausschaltpeaks). Nach meiner Änderung ist das jetzt 1mm, womit ich mich deutlich wohler fühle. Aber die Platinen sind noch unterwegs und ohne irgend ne Messmöglichkeit würden wir erst in 3-5 Jahren wissen, ob sich ne Besserung einstellt. An den Rändern der Bauteile auf diesem 50V-Zweig sieht man deutlich, wie der Kurzschluss die grade Kante fransig gebrannt hat. Das deutet für mich darauf hin, dass die Abstände zu gering sind. Da in diesem Fall leider dann die Platine angefackelt ist, kann ich keine Aussage dazu treffen, wie die Platine vorher ausgesehen hat. Bis auf die schwarzen, abgefackelten Stellen habe ich sonst keine Verschmutzungen feststellen können. Es könnte natürlich auch sein, dass hier eine thermische Ausdehnung bei nicht 100% präzise platzierten Bauteilen eine Rolle spielt. Oder immer wiederkehrende thermische Ausdehnung über die Jahre hinweg die entsprechenden Bauteile etwas auf der Platine verschoben hat, Lötzinn ist ja auch nichts wirklich festes.
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Alex W. schrieb: > mit induktiver Last - E-Magnet, also vermutlich mit deutlichen > Ausschaltpeaks Das wären mir wie gesagt zu viele Vermutungen. Aber wenn der Magnet eine ordentliche Freilaufdiode hat, dann treten da keine merklichen Überspannungen auf. Wenn er keine Freilaufdiode hat, dann kommt es auf den Schalter an. Da können bei einem mechanischen Kontakt und einer ausreichend großen Induktivität schon ein paar hundert Volt zusammenkommen. Letztlich (und das ist der Knackpunkt) kannst du aus dieser Vermutung aber durch Messungen ganz leicht Gewissheit machen.
Die Freilaufdiode ist sehr ungünstig positioniert. Daran konnte ich leider aktuell auch keine Änderung vornehmen, erst beim kompletten Redesign. Geschaltet wird das per FET. Ich werde zwar mit ner Messung ne Aussage zu den Spannungspeaks treffen können, aber kann ich darauf basierend auch Rückschlüsse auf meine Veränderung und die langfristige Auswirkung treffen?
Alex W. schrieb: > In der aktuellen bestellung habe ich die Abstände vergrößert und > überlege nun, wie ich hierzu eine qualitative Aussage treffen kann. Hast du doch schon ("... Abstände vergrößert .."). Quantitative Aussagen würden dich hier weiter bringen. Wie groß war der Abstand vorher? Was meinst du mit "ungünstig positioniert"? Wieviel Strom fließt und wie schnell wird der geschaltet?
Uns hat mal bei einer ähnlichen Fragestellung eine Lagerung der Leiterplatte im Klimaschrank schnell Ergebnisse gebracht. Lagerung bei feuchter Wärme +85°C und 85%RF und Nennspannung 80Vdc. Das brachte innerhalb von wenigen Tagen ganz eindeutige Ergebnisse (Durchschläge bei 80Vdc und 0,8mm Kriechstrecke) Die Abstände haben wir dann etwas größer gemacht und danach war Ruhe.
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Der Abstand vorher: 0,2mm ===> 1mm jetzt Es geht nur um einen einzelnen 200ms-Impuls. Im Einschaltmoment sieht man Gate-Ringing am FET. Mit ungünstig positioniert meine ich: Ich hätte die Freilaufdiode direkt am Stecker an der Platine angebracht. Das originale Design hat das leider nicht so gemacht, weshalb das GND-Pad von der Stelle einen relative großen Umweg bis zur Freilaufdiode hat. Das mit dem Klimaschrank ist ne gute Idee. Das steht auch noch auf meiner Wunschliste - aber vermutlich muss ich mir da erstmal was selber bauen...Alublech, Styropur, Peltierelemente und Lüfter...irgendwie sowas. Hab da leider noch nirgendwas was Günstiges in Bierkastengröße gefunden.
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Ein kleiner Mini-Backofen mit einer Schale Wasser drin ist zwar nicht normkonform aber besser als nichts. Mit Thermometer und Hygrometer kann man das ja auch protokollieren.
Alex W. schrieb: > Mit ungünstig positioniert meine ich: Ich hätte die Freilaufdiode direkt > am Stecker an der Platine angebracht. Genau genommen entsteht die Induktionsspannung dort, wo der Stromkreis unterbrochen wird, also an deinem Schaltelement. Wenn du deine Freilaufdiode woanders positionierst, hast du immer Leitungs-/Leiterbahninduktivitäten, wo zusätzlich etwas entsteht. Je nach Leistungsklasse muss man das allerdings nicht auf die Goldwaage legen. Es ist ein Unterschied, ob eine Relaisspule mit 1kΩ/20mA geschaltet wird oder 100A zu einem Induktionsofen fließen.
Ohne Freilaufdiode wird die Abschalt-Induktionsspitze begrenzt durch die Durchbruchspannung des MOSFET. Ansonsten könnte auch lackieren des Boards eine Lösung sein.
Alex W. schrieb: > Der Abstand vorher: 0,2mm ===> 1mm jetzt Das reicht locker für 50V Betriebsspannung und auch einige hundert Volt Überspannung. > Mit ungünstig positioniert meine ich: Ich hätte die Freilaufdiode direkt > am Stecker an der Platine angebracht. Nö. Die gehört so nah wie möglich an den Schalter, denn DORT wird der Strom unterbrochen! > Das originale Design hat das > leider nicht so gemacht, weshalb das GND-Pad von der Stelle einen > relative großen Umweg bis zur Freilaufdiode hat. Was heißt das denn KONKRET in Zahlen? SOOOO Wild ist eine Freilaufdiode für ein Relais oder ähnliches nicht! Da dürfen auch ein paar (Dutzend) cm Leitung dazwischen sein! Das ist keine Leistungsendstufe die Dutzende von Ampere in wenigen Nanosekunden mit hunderten kHz schaltet. > Das mit dem Klimaschrank ist ne gute Idee. Das steht auch noch auf Totaler Käse für so ein Problem. Die 0,2mm waren schon grenzwertig, wenn gleich das im Normalfall reichen sollte. 50V sind nicht viel. Die Überspannung ist unbekannt. Mit 1mm bist du sicher.
Die Freilaufdiode ist vorhanden, aber sehr ungünstig platziert (zu weit weg). Der Hinweis mit der Spannungsspitze beim FET ist interessant. Ich dachte, die Ausschalt-Peaks kommen von der Spule durch das zurück induzierende Magnetfeld? Da der Magnet über nen Stecker mit der Platine verbunden ist, würde ich die Freilaufdiode so nah wie möglich am Stecker (und somit näher beim Magneten) platzieren. An sich ist sie auch nicht weit davon weg, allerdings ist die GND-Area nicht direkt durchgehend und dadurch entsteht der Umweg/die ungünstige Platzierung. Die Magnetspule (übrigens 10-12 Ohm durch Serienstreung) sollte bei 48V schon gut Strom ziehen, von der Leistung eines Induktionsofens bin ich aber weit entfernt ;)
Alex W. schrieb: > Die Freilaufdiode ist vorhanden, aber sehr ungünstig platziert (zu weit > weg). Wie weit? Zeig mal ein Bild vom Layout. > Der Hinweis mit der Spannungsspitze beim FET ist interessant. Ich > dachte, die Ausschalt-Peaks kommen von der Spule durch das zurück > induzierende Magnetfeld? Es wird eine Spannung induziert, kein Magnetfeld. > Da der Magnet über nen Stecker mit der Platine > verbunden ist, würde ich die Freilaufdiode so nah wie möglich am Stecker > (und somit näher beim Magneten) platzieren. NEIN! > Die Magnetspule (übrigens 10-12 Ohm durch Serienstreung) sollte bei 48V > schon gut Strom ziehen, Ja mei, sind halt knapp 5A. Ohne Angabe der Induktivität kann man da aber nicht auf die gespeicherte Energie schließen. Ist aber auch nebensächlich. Mit einer 4A Freilaufdiode ist alles im grünen Bereich. Das kann auch eine einfache 50Hz Diode sein.
Alex W. schrieb: > Der Hinweis mit der Spannungsspitze beim FET ist interessant. Ich > dachte, die Ausschalt-Peaks kommen von der Spule durch das zurück > induzierende Magnetfeld? Die induzierte Spannung ist proportional zur Änderung des magnetischen Flusses und der magnetische Fluss ist proportional zu dem Strom in deinem Stromkreis. Da, wo das Hindernis für den Stromfluss entsteht, bekommst du auch die Induktionsspannung. Wieviel die Leitungen zur Induktivität beitragen, hängt von deren Verlegung ab.
Alex W. schrieb: > Die Freilaufdiode ist vorhanden, aber sehr ungünstig platziert (zu weit > weg). Der Hinweis mit der Spannungsspitze beim FET ist interessant. Ich > dachte, die Ausschalt-Peaks kommen von der Spule durch das zurück > induzierende Magnetfeld? Da der Magnet über nen Stecker mit der Platine > verbunden ist, würde ich die Freilaufdiode so nah wie möglich am Stecker > (und somit näher beim Magneten) platzieren. Der Strom durch den Magneten und Kabel und Stecker ändert sich ja nicht schnell beim Abschalten. Was sich schnell Ändert ist der Strom durch den FET und der durch die Diode. Also denk dir einen Stromkreis von Masse, über den FET, durch die Diode nach Versorgungsspannung und von dort über den nächst besten Kondensator wieder auf Masse zurück. DAS ist dann der gedachte Stromkreis, in dem sich der Strom schlagartig ändert. Und dieser gedachte Stromkreis muss klein sein - also geringe Induktivität haben. Wo da irgendwo auf dem Weg zur Spule noch ein Stecker ist, ist egal. https://www.analog.com/en/technical-articles/layout-for-power-designs-1-hot-loops.html
Du hast die relevanten Abstände von 0,2mm auf 1mm vergrößert und zweifelst immer noch. Hochspannungsmäßig lassen sich die betroffenen Leiterzüge gut testen,da gibt es Prüfgeräte. Ich kann mir jetzt nicht vorstellen, dass an einem Elektromagneten Spannungen im KV Bereich auftreten zumal da ja eine Freilaufdiode sein sollte. Ich denke der Kopf ist das Problem, nicht die Platine.
Was meinst du mit hochspannungsmäßig? Mit sowas wie nem Uni-T UT533? Wie würdest du vorgehen beim testen? Unbestückte Platine oder bestückte? Prüfspannung?
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