Zweck von 2 seriellen Widerständen am Spannungsteiler

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Dies geschieht normalerweise, um die Zuverlässigkeitsanforderungen für die Sicherheit zu erfüllen.

Wenn ein Stromkreis mit einer gefährlichen Hochspannung betrieben wird, muss er über einen SPOF-Schutz (Single Point of Failure) verfügen, um die Sicherheitszulassungen wie CE zu erfüllen. Eine gefährliche Spannung ist normalerweise eine Spannung über 50 VAC oder 120 VDC. Die Anforderungen sind jedoch in den Normen festgelegt, nach denen das Gerät zugelassen sein muss. Dies gilt sicherlich für Ihre 400 VDC hier.

Das Entwerfen für SPOF bedeutet, dass die Auswirkung eines Ausfalls einer einzelnen Komponente auf die Schaltung für jede Komponente berücksichtigt werden muss. Bei SPOF bedeutet "Fehler", dass die Komponente einen Kurzschluss oder einen Leerlauf aufweist. Nicht alle Komponenten versagen so im wirklichen Leben, aber so wird es in SPOF betrachtet. Der Stromkreis darf keine weiteren Gefahren wie Feuer, Personenschäden oder Überbewertung anderer Komponenten verursachen, wenn eine einzelne Komponente auf diese Weise ausgefallen ist.

Berücksichtigt man hier SPOF, könnte ein einzelner Reihenwiderstand von 400 V einen Kurzschluss verursachen und 400 V über den 1 K-Widerstand und den Ausgang liefern. Daher werden stattdessen zwei Vorwiderstände zum Schutz auf SPOF-Ebene verwendet. Wenn ein Kurzschluss ausfällt, muss der andere noch funktionieren, da wir einen einzelnen Fehlerpunkt in Betracht ziehen.

Jeder überlebende Widerstand muss für die volle Spannung und Leistung ausgelegt sein, mit der er dann umgehen müsste. Hier benötigen Sie also 1 M Widerstände, die für 400 V ausgelegt sind, zuzüglich der Toleranz Ihrer Versorgung und einer Sicherheitsspanne (500 V oder höher?). Die Nennleistung muss für die höchste 400-V-Versorgungsspannung über einen einzelnen 1-M-Widerstand und den 1-K-Widerstand mit Leistungsreduzierung gelten. Sehen wir uns also eine Verlustleistung von 160 mW an und verwenden Sie mindestens einen Widerstand von 320 mW, z. B. 1/2 W.

Wenn 1 K im Leerlauf ausfällt, wird die Impedanz der Quelle von 400 V bis 2 M an Ihren Ausgang geliefert. Das muss also auch beachtet werden. Sie könnten einen zweiten Parallelwiderstand verwenden und beide 2 K machen. Ein Ausfall eines der vier Widerstände, die Sie jetzt haben, beeinflusst die Ausgangsspannung des potentiellen Teilers, so dass dies berücksichtigt werden muss. Wenn nur das Vorhandensein von 400 V erkannt wird, lassen geeignete Widerstandswerte den Ausgang einen NPN-Transistor oder Spannungskomparator ansteuern, der mit einer der drei Ausgangsspannungen arbeitet, die durch die drei möglichen Teiler verursacht werden (normalerweise 2M: 1K, 1M: 1K) 2M: 2K). Wenn Sie versuchen, die 400 V zu messen, können Sie einen zweiten und einen dritten identischen Teilerkreis hinzufügen und diese durch einen Mehrheits-Abstimmkreis führen, um die richtige Spannung zu ermitteln (zwei der drei Spannungen sind nahezu gleich).

Dies ist möglicherweise nicht der ursprüngliche Grund dafür, dass Ihre Schaltung hier zwei Vorwiderstände hat. Ich kenne die Anwendung oder deren Anforderungen nicht. Aber es ist ein Grund, warum es sollte.

Das Design für Zuverlässigkeit, Sicherheit und EMV wird bei Schaltungsentwürfen häufig über die reine Funktion hinaus vergessen. Es ist ein sehr guter Entwurfsansatz, diese Anforderungen bei der Konzeption einer Schaltung zu berücksichtigen und nicht zu versuchen, sie später hinzuzufügen.

TonyM
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Vielleicht liegt es daran, dass ich noch nie mit Hochspannungsschaltkreisen gearbeitet habe (und noch viel weniger mit einem), dass ich dies wirklich nicht intuitiv finde, aber verstehe ich Ihre Antwort richtig, dass obwohl das Entwerfen von Schaltkreisen auf diese Weise die MTBF verringert, es so gemacht wird, wenn ein Fehler auftritt vorkommt, es ist nicht so gefährlich in Bezug auf Feuer oder Lichtbogengefahren?
user3052786
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@ user3052786, interessante Kommentare, aber es ist ein anderes Ziel. MTBF untersucht die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls: die Zuverlässigkeit der Funktion. Dabei werden die Folgen eines Ausfalls untersucht: die Zuverlässigkeit der Sicherheit, nicht der Funktion. Informieren Sie sich auch über die doppelte und dreifache Redundanz von Komponenten / Systemen. Obwohl weit weniger allgemeine und inländische Anwendungen, werden Sie sich beim Fliegen
wohler
Richtig, ich sehe, dass es verschiedene Prioritäten gibt, ich wollte fragen, ob dies absichtlich die Zuverlässigkeit der Funktion opfert, um die Folgen eines Ausfalls abzuschwächen. Denn aus meiner Sicht würde die Verwendung von zwei Widerständen wie in diesem Fall die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls erhöhen (wie bei einer Funktionsstörung), da es sich um eine weitere Komponente handelt, die ausfallen kann.
user3052786
Aber selbst wenn es ausfällt und ein Kurzschluss ausfällt (was ich noch nie gesehen habe, aber wie gesagt, ich war nicht vielen Hochleistungsdesigns ausgesetzt), wird die plötzlich nicht vorhandene Last nicht ausgelöst eine potenziell katastrophale Kette von Ausfällen in den nachgeschalteten Bauteilen, weil der andere Widerstand genügend Spielraum für die Wärmeableitung hat, um den höheren Strom zu bewältigen?
user3052786
@TonyM: Der SPOF-Schutz wird manchmal auch als "ausfallsicher" bezeichnet. Das bedeutet, dass die Konstruktion aufgrund eines Fehlers in einen ungefährlichen Zustand übergeht. Ein weiteres typisches Beispiel für ein ausfallsicheres Design betrifft die Definition der Logikpegel für Alarmsignale: dh aktive niedrige Signale, um einen Drahtbruch als Alarm zu erkennen, oder aktive hohe Signale, um einen Kurzschluss als Alarm zu erkennen.
Boink
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Die meisten Widerstände, insbesondere SMD-Widerstände (auch größere mit 1210), sind nicht für 400 V ausgelegt.

So besteht eine der Möglichkeiten darin, dass sie 2 in Reihe verwendeten, um den Spannungsbedarf zu teilen.

Es gibt zwar höherwertige Widerstände, aber es sind noch andere Faktoren zu berücksichtigen, z. B. Kosten, Verfügbarkeit, zusätzliche Beschaffungszeit, eine zusätzliche Komponente für die Bestückungsmaschine usw. (dh die meisten PCBA-Häuser haben 1 Million Standardwiderstände, aber wahrscheinlich nicht die Hochspannungswiderstände). Alles in allem kann es günstiger sein, nur zwei Standardprodukte zu verwenden. Es bietet auch mehr Flexibilität für den Fall, dass die Hochspannungsgeräte nicht mehr vorrätig sind usw.

Beachten Sie auch, dass PCB-Kriechtoleranzen bei 1210 Widerständen, die 400 V tolerieren können, möglicherweise Abstände erfordern, die größer sind als der Widerstand selbst, sodass Sie entweder einen größeren Widerstand oder mehr als einen benötigen.

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Aus diesem Panasonic Datenblatt.

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Aus diesem Vishay Datenblatt.

Wesley Lee
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Haben Sie sich diese Datenblätter angesehen? Sie können 700V für 1206 Paket und 1000V für 1210 Paket? vishay.com/docs/49876/_tnpve3_vmn-pt0447-1504.pdf vishay.com/docs/28881/tnpve3.pdf
Ugur Baki
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Das sind ganz bestimmte Widerstände, ich habe nie gesagt, dass sie nicht existieren. Aus diesem Grund erwähne ich in meiner Antwort "am meisten". Meistens ist es einfacher, 2 oder 3 "normal" verfügbare Widerstände zu verwenden, als Hochspannungswiderstände zu erzeugen (dann haben Sie PCB-Kriech- und Abstandstoleranzen, unabhängig von der Gerätetoleranz). Wie auch immer, da es nicht viel mehr Informationen über die Schaltung / den Kontext gibt, abgesehen von der Tatsache, dass es sich um einen Spannungsteiler / RC-Filter handelt, ist es ziemlich schwer darüber hinaus zu spekulieren.
Wesley Lee
Mein Punkt ist, dass die meisten Ingenieure oder Fab Houses 1M-Widerstände mit Standard-Nennwerten auf Lager haben. Wenn Sie die Hochspannungsnennwerte möchten, müssen Sie eine bestimmte Bestellung aufgeben, eine neue Rolle für die Montage an der Bestückungsmaschine usw. usw.
Wesley Lee
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Bitte überprüfen Sie diese Links. Der erste ist 1Mohm und der zweite ist 2Mohm . Gleicher Preis und gleiches Paket. Kann für diese Anwendung unter den gleichen Bedingungen ein 2Mohm verwendet werden? digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12101M00BEEN/… digikey.com/product-detail/en/vishay-dale/TNPV12102M00BEEN/…
Ugur Baki
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@UgurBaki - Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor sind die Leiterplatten-Luft- / Kriechstrecken (sie sind etwas anders). Die 1206/1210-Gehäuse scheinen 2 mm zwischen den Lötpads zu haben, was für 400 VDC etwas zu eng ist und unsicher sein kann.
Wesley Lee
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V2/R(V/2)2/(R/2)=V2/2R

Mitu Raj
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Dies ist die einfachste (und wahrscheinlich richtige) Antwort. 2x1M @ 1 / 3W Widerstände können sicher bis zu 2 / 3W ableiten, was bei bis zu 400V 1,6mA entspricht, gegenüber 1 / 3W pro Widerstand bei max. 0,8mA bei 400V. Selbst wenn die Last <0,8 mA ist, planen sie möglicherweise Spitzenströme (Einschaltstrom, Stoßstrom usw.)
Doktor J