Designfrage zu Hochstromdrähten, die unter der Leiterplatte verlaufen

Ich arbeite an einem Layout, das ähnlich (nicht endgültig) wie die Abbildung unten aussehen wird. Es gibt drei Drähte mit hoher Stärke (rot) 3x230VAC, die direkt unter der Platine verlaufen (Isolation berührt die Platine), die bis zu 63A führen können (im schlimmsten Fall).

Ich muss einige Signale über diesen Abschnitt übertragen, um mehrere Relais von meiner Steuerlogikseite aus zu schalten. Ich mache mir Sorgen, dass ich aufgrund der Kopplung zwischen meiner Niederspannungsseite und den Hochstromkabeln in Schwierigkeiten geraten könnte.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das weiße Rechteck ist ein Stromzähler, der oben auf der Leiterplatte montiert ist. Die drei Phasen "gehen" auf der Unterseite ein und verlassen den Zähler oben und kehren somit unter die Leiterplatte zurück.

Ich würde eher die Leiterbahnbreite so klein wie möglich halten, sie (offensichtlich) oben verlegen und die Umgebung (unter dem Meter) komplett kupferfrei halten.

Oder würden Sie sagen, dass das Verlegen dieser Spuren über diesem Bereich ein No-Go ist?

Ich würde mich über eine zweite Meinung dazu freuen.

PS: Die Leiterplattenform und die Platzierung der Komponenten sind aufgrund von Platz-, Gehäuse- und Montagebeschränkungen ziemlich endgültig. Eine Möglichkeit könnte die Verwendung externer Drähte sein. Eine andere Möglichkeit bestand darin, eine separate U-förmige Platine mit mehreren Zentimetern Abstand zur Basisplatine darüber zu montieren. Das könnte die Lücke direkt über dem Messgerät überbrücken und einen gewissen Abstand zu den Drähten halten, die dort herauskommen.

Wenn die Leiterplattenform und -platzierung ziemlich endgültig ist, was können realistischerweise Ihre Optionen sein?
@Andyaka: Ich habe das PS etwas erweitert. Die Frage war eher dazu gedacht, sich ein paar Gedanken darüber zu machen, wie kritisch andere das sehen und wie sie es notfalls routen/gestalten würden.
IMHO Keine Spekulation ist besser, als dies tatsächlich auszuprobieren und zu sehen, was passiert.
Ist das 230V AC oder DC? Wenn es Wechselstrom ist, stelle ich mir vor, dass es die Signale auf den Datenleitungen beeinflussen könnte, die über die Oberseite gehen. Eine andere Möglichkeit (anders als die von Ihnen erwähnte) besteht darin, es zu einer mehrschichtigen Platine zu machen und auf einer der inneren Schichten eine Masseebene zu haben, die die Logikleitungen von den Stromleitungen abschirmt.
@derstrom8: Es ist Wechselstrom. Ich dachte an so etwas. Ich könnte auch die GND-Ebene unten oder oben um die Signale legen. Aber da die AC-Seite komplett von der Kleinspannungs-DC isoliert ist, befürchte ich, dass es die Sache noch schlimmer machen würde, weil ich alles in meine GND-Ebene einkoppeln würde, was meine komplette sekundäre Transformatorseite verschmutzen könnte. Oder liege ich da falsch?
Es ist nicht üblich, Hochleistungs- und Niederleistungselektronik auf derselben Platine zu sehen. Oft sind sie mit den Optoisolatoren getrennt. Möglicherweise können verdrillte Kabel mit separaten Kabeln zur gegenseitigen Interferenzunterdrückung funktionieren. Um die 5-V- und 230-V-Kopplung zu vermeiden, sollten Sie abgeschirmte Kabel ausprobieren der mit einem Zopf ** .
Können Sie sicherstellen, dass sich in der Nähe der Drähte keine Spuren mit wirklich niedrigem Strom befinden? Wie die Verwendung von 500-Ohm-Widerständen zur Erdung in der Nähe des Eingangs von Logikpegelsignalen.

Antworten (2)

63A ist viel Strom und kann je nach Lastlauf einen hohen THD haben.

Da Sie erwähnen, dass die Leiterplattenform und die Platzierung der Komponenten endgültig sind, wäre eine geeignete Lösung, ein vorgefertigtes Kabel zu haben, das die beiden verbindet.

Könnten Sie das vorgefertigte Kabel erweitern ? Vielleicht ein Bild?
Ja, wir haben überlegt, ein externes Kabel zu verwenden. Sie würden also eher verhindern, dass diese Spuren unter dem Messgerät verlegt werden. Nicht zu wissen, welche Art von Last läuft, ist in der Tat ein gutes Argument dafür, dass es schlimmer werden könnte, als dort unten "saubere" 63A zu haben.
@Dzarda: Ich denke, er wollte nur ein vorgefertigtes Kabel verwenden, nicht etwas Bestimmtes.
Denken Sie daran, dass Sie möglicherweise Induktoren mit Ferritkern (der Klemmtyp reicht aus) in Reihe mit dem Kabel verwenden müssen, um zu verhindern, dass abgestrahltes Rauschen den Stromkreis stört. Google "Clamp on Ferrite Core" für Bilder.

Die genaue Modellierung des Übersprechens zwischen den Leistungskabeln und den Signalkabeln erfordert ein ziemlich fortschrittliches Modell.

Mit einem einfachen pessimistischen Modell können wir uns jedoch eine Vorstellung davon machen, ob es ein Problem geben wird oder nicht.

Nehmen wir an, dass sowohl die Signalspur als auch das Stromkabel 1 mm voneinander entfernt sind und 0,1 m parallel verlaufen. Dies ist ein viel schlimmerer Fall als Ihre tatsächliche Schaltung.

Nehmen wir weiter an, dass sich beide Drähte 1 cm über einer effektiven Masseebene befinden.

Unter Verwendung dieser Annahmen und der Gleichungen unter dem obigen Link und einer Netzfrequenz von 10 kHz erhalten wir ein Übersprechen von weniger als 0,25 V. http://www.learnemc.com/tutorials/Magnetic_Field_Coupling/H-Field_Coupling.html

Ich bin etwas besorgt, dass die Stromkabel tatsächlich Transienten mit Komponenten mit höherer Bandbreite als 10 kHz übertragen können. Bei 100 kHz beträgt das Übersprechen bei diesem Modell fast 2,5 V, was nicht akzeptabel ist.

Angesichts der Tatsache, dass das oben verwendete Modell eher pessimistisch war, gehe ich davon aus, dass Ihre Schaltung einfach funktionieren wird.

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