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ESD und Batteriegeräte

ESD und Batteriegeräte

Beitragvon cwalter » Do, 05.06.2008 10:52

Hallo,

Wie man ja weiß sollte man sich bei jeder ESD Überlegung die Ableitpfade überlegen. Im Falle von Geräte mit einer Funktionserde ist das relativ einfach, da ich natürlich schauen werde, dass ich direkt an allen kritischen Punkten einen guten Ableitpfad habe und damit in weiterer Folge dann auch einen definierten Strompfad.

Ich habe mir nur aber die Frage gestellt wie das bei einem Batteriebetriebenen Gerät ausschaut. Die ESD Entladung, egal ob über Luft oder Kontakt, besteht ja aus einer gewissen Energie gegenüber einem Bezugspotential (Groundplatte) in meiner Messhalle. Habe ich nun ein nicht leitendes Gehäuse und ein batteriebetriebenes Gerät habe ich zumindest in erster Sicht keinen direkt sichtbaren Strompfad. Da ich aber einen leitenden Kontakt zwischen meinem Prüfgerät herstelle wird auf jedenfall ein kleiner Ausgleichsstrom fliessen.

Meine Theorie dahinter ist nun folgende. Es existiert wenn ich mein Gerät auf den Tisch lege zumindest eine kleine Kapazität zwischen meinem Gerät und der Bezugsmasse. Wird nun die ESD Entladung auf einen Kontakt aufgebracht so werden diese beiden Kontaktpunkt das gleiche Potential annehmen. Da auf jedenfall die Energie gleich bleibt können wir daraus folgen:

100pF*UESD^2/2 = ( 100pF + CEarth ) * U2^2/2

wobei U2 nun die Spannung an den nun parallel geschaltenen Kondensatoren ist. Damit erhalten wir:

U2 = sqrt(100/(100+CEarth ))*UESD

Durch diese Umladung wird auf jedenfall nun ein Strom fliesen. Meine Frage ist nun, wie man sinnvoll diesen Strom kontrollieren kann, da ich ja nicht möchte, dass der Ausgleichsstrom innerhalb des Gerätes über wichtige Strompfade fliesst?

Noch klarer wird es vielleicht wenn wir uns ein isolierendes Netzteil denken . Wir haben auf jedenfall eine Koppelkapazität zwischen Primär und Sekundärseite und daher wird der Strom bevorzugt diesen Pfad wählen (Wenn wir keine anderen Pfade vorsehen). Auch hier möchte ich gerne die Entladung kontrollieren.

LG,
Christian
cwalter
 
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Beitragvon Thomas_H » So, 08.06.2008 12:30

Hallo Christian,

dass die Energie gleich bleibt, kann man so nicht sagen:

viewtopic.php?t=48

Ich habe viele ESD-Prüfungen im Automotive-Bereich durchgeführt. In dem recht seltenen Fall, dass die Massepins der Komponente keine elektr. leitende Verbindung zur Masseplatte auf dem Prüftisch hatten, gab es die wenigsten Probleme. Ist deine Problemstellung eher theoretischer Natur?

Strategie könnte sein, ein gut isolierendes Gehäuse zu konstruieren (Materialien durchschlagfest im kV Bereich) und die Streukapazität gegen Erde (pF) zu minimieren. Oder die Streukapazitäten mit Kupferblechen o.ä. gezielt dahin zu legen, wo am wenigsten Beeinflussung zu erwarten ist.
Thomas_H
 
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Beitragvon cwalter » So, 08.06.2008 18:18

Hallo,

Danke - Ist ansich eh klar, dass sich durch das Umladen die Energie ändert wenn man es kurz nachrechnet. Das Problem bleibt aber prinzipiell das Gleiche. Ich schalte an die Anordnung einen Kondensator parallel und es wird ein Strom fliessen, sodass die Spannung an beiden Kondensatoren gleich ist.

Ein konkretes Beispiel wo ich habe. Ich habe ein Gerät mit einem isolierenden Netzteil. Das Netzteil hat auf jedenfall eine Koppelkapazität zwischen Eingang und Ausgang im Bereich von einigen 100pF die durch die Wicklungen des Transformators entstehen. Bei einem ESD Ereignis ziehe ich nun meine Sekundärseitige Masse auf das Potential des Prüfgerätes und es wird ein Ausgleichstrom fliessen.

Würde ich bei meinem Gerät eine zusätzliche Funktionserde (Also nicht aus Sicherheitsgründen) vorsehen, so könnte ich den Strompfad sehr einfach definieren, indem ich auf den Klemmen Ableiter einbaue.

Habe ich keine kann ich am Eingang sowiso nur Klemmdioden gegen das interne Plus/Minus ausführen. Damit würde der Stromfluss über die Ableiter und das Versorgungsystem und über das Netzteil fliessen. Dadurch induziere ich aber potentiell über die Ströme Signale in meine Datenleitungen.

Lg,
Christian
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