Conmutación de relé HV DC en microcontrolador de accidentes

Así que diseñé una PCB para un circuito de pre/descarga para un sistema de 400 V CC controlado por un microcontrolador STM32. Cuando se enciende, el programa espera 1 s y luego comienza cambiando el relé (precarga) en la PCB y uno de los relés de aislamiento del acumulador (AIR) para permitir que la corriente fluya a través de una resistencia de 1k hacia los capacitores del sistema. Después de un tiempo calculado, el segundo AIR se cierra y completa un circuito sin la resistencia.

Al probar el circuito sin carga conectada, todo funciona bien, pero con el acumulador en un lado y la carga en el otro, el microcontrolador aparentemente se atasca en una especie de bucle de conmutación del primer relé, luego se reinicia y el relé se libera, y pronto.

A continuación se muestra el esquema básico de cómo se maneja la fuente de alimentación y el circuito utilizado para cambiar todos los relés.

¿Cómo puedo evitar que los relés parloteen? ¿Qué está causando esto en mi circuito?

descripción general del circuito ingrese la descripción de la imagen aquí

Disposición:

ingrese la descripción de la imagen aquí

¿Cuánta separación hay entre las líneas de 400 V y el resto de los circuitos, y esas tierras están completamente separadas?
Si se refiere a las trazas de alta tensión que conectan el relé de precarga a los conectores de la placa de circuito impreso, están separadas >= 15 mm de otras trazas. Las tierras están separadas y son supervisadas por un dispositivo de medición de aislamiento.
Supongo que el interruptor de 400 V se está acoplando de alguna manera. Tendrías que examinarlo para ver.
Sí, eso es lo que está pasando.
A pesar de su excelente y bien escrita pregunta, estoy siendo lento tratando de extraer partes de ella :-) ¿Está diciendo que: cuando su relé se abre/cierra, cambia a 400 VCC y su MCU primero deja de responder y luego se reinicia? ¿Es cuando el relé se abre y rompe el circuito de 400 VDC? O cuando se cierra y hace el circuito de 400 VDC?
¿Es cuando el relé se abre y rompe el circuito de 400 VDC? O cuando se cierra y hace el circuito de 400 VDC?
Mostrar diseño. Mostrar planos de tierra.
Aquí está el diseño ya que no pude agregarlo a la publicación. enlace Tenga en cuenta que a la primera versión le faltaban los planos de tierra.
@TonyM Cuando el relé cierra el circuito de 400 VCC en el primer paso
¡Falta el plano de tierra! Pero si escuchas a Tony y es posible reducir significativamente la velocidad del flanco, aún puedes lograrlo.
Suena como el circuito de seguridad de Formula Student lol
A nosotros nos pasó lo mismo e incluso todo el bus CAN dejó de funcionar cuando se energiza el sistema de tracción. Todavía no puedo encontrar la solución. ¿Cómo lo resolviste?

Respuestas (2)

Sugeriría que cuando el relé se cierra/abre y hace/interrumpe los 400 V CC, puede estar generando una onda EM que bloquea o detiene su MCU.

Yo miraría esta posibilidad.

Puede intentar agregar amortiguadores a través de sus contactos de relé. Estos son tradicionalmente una red RC que absorbe la energía que de otro modo formaría un arco a través de los contactos. Puede haber otros supresores de contacto más modernos que pueda probar.

Puede que no sea la misma razón, pero para que conste...

Tuve un gran problema con un diseño hace muchos años, donde un relé mecánico estaba cambiando la red eléctrica que iba a un motor de CA. Cuando se abrió el relé, nuestro microprocesador (MPU) se congeló por completo. No hubo actividad de autobús y solo el ciclo de energía permitió que la MPU se recuperara. Esta fue una falla repetible y ocurrió en seis máquinas de prueba. Me llevó dos días de caza encontrar la causa. Fue cuando lo probé con las luces apagadas que noté la chispa en los contactos del relé. El relé en realidad comenzó a cambiar cuando la red eléctrica había caído alrededor de 80 V CA, no en el pico completo de 340 V de la red eléctrica de 240 V.

Tenga en cuenta que la PCB del microprocesador estaba en un lado de una placa de acero de 4 mm de espesor, grande (quizás 800 x 600 mm) excelentemente conectada a tierra. El relé estaba del otro lado de la placa, aproximadamente un pie más abajo y entre más acero conectado a tierra. Todo ese metal conectado a tierra no detuvo el problema.

Necesitábamos la desconexión completa de un relé mecánico por otras razones, así que diseñé una placa para poner un SSR en serie con el relé y, por lo tanto, con la red eléctrica al motor. La placa controlaba la secuencia de temporización de los relés (ENCENDIDO era: relé encendido, esperar 10 ms de viaje de contacto, SSR encendido; APAGADO era: SSR apagado, 20 ms para que la red eléctrica cruzara el siguiente 1/2 ciclo con margen, relé apagado). Esto lo resolvió y fabricamos al menos 20.000 unidades de esa máquina sin más problemas.

Meses después, vimos otra congelación en el microprocesador cuando una parte metálica aislada recogió una gran carga estática y luego tocó la estructura metálica de acero conectada a tierra. Las chispas/toques y la descarga a tierra derribaron el microprocesador cada vez. Para entonces ya estábamos al acecho, y pusimos a tierra la parte metálica, deteniendo la carga y solucionando el problema. Usamos una pistola de descarga estática para probarlo todo, quitando y volviendo a colocar nuestra tira de conexión a tierra y observando cómo el problema reaparecía y desaparecía.

falta mucha información, pero aquí hay algunas cosas a considerar:

  1. coloque los condensadores de desacoplamiento del microcontrolador cerca de los pines de suministro
  2. agregue un tirón más fuerte en el pin de reinicio
  3. agregue un condensador para restablecer el pin
  4. agregar plano de tierra cerca de áreas sensibles
  5. ampliar las vías y tratar de decretar bucles en el lado de alta tensión