MUSTERLÖSUNG - Fachgebiet Hochspannungstechnik

2E
(6 Punkte)
Die Elektronik des Steuergeräts ist so beschaffen, dass Überspannungen, die größer als U ESD = 110 V
sind und länger als t = 10 s anliegen, zu Fehlverhalten führen können. Ist das Steuergerät gegen
diese elektrostatische Entladung geschützt? Begründen Sie Ihre Antwort. Rechnen Sie mit
R 1 = 1,5 kΩ.
11
Hinweis: ln
4,
5
1000
Ansatz: Entladung von C ges .
Bei der Entladung nimmt die Spannung gemäß
U(
t)
U
max
e
t
RC
über der Zeit ab.
Annahme: C ges « C ESD (sonst Reihenschaltung von C ges und C ESD )
Ut ( ) U
110V
ESD
Umstellen nach der Zeit t ergibt
t
e
R1 Cges
ESD
1
U U
U
U
ESD
1
e
t
R1Cges
U
ln
U
ESD
ln e
t
R1Cges
1
ESD
ln U
t
U R C
1 1 ges
U
110 V
t R C , , , ,
ESD
ln 1 ges
ln 1 5 kΩ 300 pF 4 5 1 5 kΩ 300 pF 2 025 µs
U1
10 kV
U
110 V
t R C , , , ,
* ESD
*
ln 1 ges
ln 1 5 kΩ 200pF 4 5 1 5kΩ 200 pF 1 35µs
U1
10kV
Das Steuergerät wird durch den Schutzkondensator vor dieser Überspannung geschützt.
Alternativ:
*
Der Kondensator C ges ist nach 55450 ns 2,
25 µs 10 µs (5 5300 ns 1,
5 µs 10 µs) fast
vollständig entladen. Mit den Ergebnissen aus Aufgabenteil 2D ist die Spannung U ESD in der
geforderten Zeit unter 110 V gesunken und das Steuergerät daher geschützt.
Fachbereich 18 | Fachgebiet Hochspannungstechnik | 29.09.2011 13