Ich entwickle derzeit ein Produkt mit einem einfachen SPDT-Relais, das von einem Bediener gesteuert werden kann. Für den Endbenutzer stehen nur die gemeinsamen, normalerweise offenen und normalerweise geschlossenen Kontakte zur Verfügung. Das Relais wird von einer Schaltung in unserem Gerät angesteuert, die über eine geeignete Rücklaufdiode verfügt.
Vor kurzem hatten wir ein Problem mit einem unserer Prototypen, bei dem ein Techniker das Relais direkt an eine induktive Last anschloss, ohne dass eine vorübergehende Spannungsunterdrückung auftrat. Dies führte dazu, dass unsere Funkkommunikation aufgrund von EMI ausfiel und wahrscheinlich auch Kontakt hatte Wölbung.
Nachdem sichergestellt wurde, dass das Problem auf induktive Spitzen zurückzuführen war, wurde es schnell gelöst, indem eine geeignete Rücklaufdiode an die Last angeschlossen wurde.
Während wir in dieser Situation die Kontrolle über die Lasten hatten, die wir angeschlossen haben, wurde mir klar, dass ich nicht darauf vertrauen kann, dass unsere Endbenutzer tatsächlich geeignete Geräte zur Unterdrückung transienter Spannungen installieren, wenn sie unser Produkt mit induktiven Lasten verwenden, unabhängig von der Anzahl der Warnungen und typische Anwendungsschemata, die wir anbieten können.
Natürlich gibt es viele Lösungen für induktives Spiking, aber die besonderen Situationen, in denen dieses Gerät funktionieren muss, machen die Implementierung von TVS sehr schwierig:
1) Das Relais ist ein Allzweck-SPDT-Relais, das für 250 VAC / 120 VAC bei 10 A oder 30 VDC 8 A ausgelegt ist. Dies bedeutet, dass die TVS-Schaltung sowohl Wechselstrom (Netz oder nicht) als auch Gleichstrom und Ströme bis zu 10 A verarbeiten kann. Dies macht es unmöglich, eine PTC-Sicherung zu finden, da die meisten keine Netzspannung verarbeiten, insbesondere nicht bei 10A.
2) Das Gerät wird an Orten installiert, an denen nichts ausgetauscht werden kann, und die Sicherheit ist uns ein wichtiges Anliegen. Wenn der Client keine Sicherung installiert und das Relais kurzgeschlossen ist (was selten ist, aber passieren kann), werden sie uns höchstwahrscheinlich die Schuld geben. Dies bedeutet auch, dass ich keine MOVs, Gasentladungsröhren oder andere TVS-Geräte mit begrenzter Lebensdauer verwenden kann.
3) Alle TVS-Geräte dürfen niemals kurzgeschlossen ausfallen. Wenn dies der Fall ist, muss ich sicherstellen, dass die Last vor einem solchen Kurzschluss geschützt ist.
Ich habe eine Simulation eines RC-Snubber-Netzwerks versucht, aber diese allein können mit ausreichend großen induktiven Lasten nichts anfangen. Die Verwendung größerer Kondensatoren bedeutet auch mehr Verluste beim Arbeiten mit Wechselstrom. Im Idealfall würde 1 nF eine ausreichende Impedanz (über 1 Mohm bei 50/60 Hz) ergeben, um Verluste unbedeutend zu machen.
Hier sind die Ergebnisse einer Simulation mit einer großen induktiven Last. Das Ändern der Widerstands- und Kondensatorwerte wirkt sich nur auf die Zeit aus, die die Oszillationen benötigen, um sich zu beruhigen, und nicht auf die Spitzenspannung, die sicher jeden Widerstand oder Kondensatoren tötet oder die Kontakte biegt.
Back-to-Back-Zener zusammen mit einem RC-Snubber-Netzwerk begrenzen effektiv die Spannungsspitze, aber da sie die Netzspannung blockieren müssen, müssten sie mehr als ungefähr blockieren. 350 V (Netzspitzenspannung), bis sie zu leiten beginnen würden, und ich befürchte, dass dies immer noch hoch genug ist, um drahtlose Kommunikation in der Nähe mit EMI zu unterbrechen.
Bin ich in dieser Situation völlig hoffnungslos?
Gibt es andere TVS-Geräte / Techniken, die ich in einer solchen Situation verwenden kann? Wenn ja, kann ich garantieren, dass sie nicht kurzgeschlossen ausfallen oder zumindest vor einem kurzgeschlossenen TVS-Gerät schützen können?
Oder ist nur ein RC-Snubber eine gute Lösung für dieses Problem? Wenn ja warum? Und wie kann ich dafür geeignete Teile auswählen?
Bitte denken Sie daran, dass ich keinen Zugriff auf die tatsächliche Last habe und keine Annahmen darüber treffen kann, wie ein Benutzer die Last verbinden könnte.