SPM-700401-LC-MF – IRS-Produkt 119788 SPM-700401-LC-MF-P, 4 Einzelkanäle, 70 A, Lastmontageplatte; Hardwareversion 1.00.
7.1Allgemeine Beschreibung
Das SPM-700401-LC-MF ist ein 6-HE-Schaltmodul für hohe Ströme zum Einsatz in Mainframes der IRS Switching Platform. Die Modultopologie bietet 4 Einzel-Lastschaltkanäle für max. 70 A Dauerstrom mit Sicherung und integrierten Stromwandlern in jedem Kanal.
Das Modul bietet eine permanente Strom- und Temperaturüberwachung und ermöglicht das Auslesen dieser Werte per API-Befehl.
Die interne Onboard-Diagnose ermöglicht eine grundlegende Funktionsprüfung jedes Kanals (Relaiskontakt, Sicherung, Stromwandler), ohne dass das Modul ausgebaut werden muss. Das Modul wird von der µController-Karte SPC der Switching Platform gesteuert.
Typische Aufgaben sind das Schalten von Lasten und Versorgungen zum Prüfling (DUT). Das Modul ist mit einer Metallplatte zur Lastmontage erhältlich; kundenspezifische Steckverbinder (z. B. für den Eingang der Spannungsversorgung) können auf Anfrage bereitgestellt werden.
7.2Sicherheitshinweise
- Das Modul ist nur zur Verwendung in Mainframes der IRS Switching Platform (z. B. SP-1200) und innerhalb der spezifizierten elektrischen Grenzwerte bestimmt.
- Verwenden Sie das Modul nur in geeigneten 19-Zoll-Schränken und nicht für Anwendungen an Menschen oder Tieren.
- Verwenden Sie dieses SP-Modul nur mit der µController-Karte SPC-64 und mit der Software SP-Editor und deren API-Befehlen zur Konfiguration und Steuerung.
- Schalten unter Last (Hot Switching) wird bei KEINEM Stromkreis des Moduls empfohlen. Es verkürzt die Lebensdauer und die maximale Anzahl an Schaltspielen der Relais und kann die Relais auf dem Modul zerstören.
- Das Modul ist für ohmsche Lasten ausgelegt. Bei induktiven oder kapazitiven Lasten muss der Anwender für eine Schutzbeschaltung sorgen.
- Die Ausgänge benötigen eine ausreichende Isolation und einen Berührungsschutz.
7.3Schematische Übersicht und Abbildungen
7.4Lieferumfang
SPM-700401-LC-MF-P:
- Schaltleiterplatte, komplett montiert mit unbestückter Lastmontageplatte
- Frontplatte geschlossen, keine Steckverbinder-Breakouts, keine Lastkonfiguration*
* Hinweis: Breakout-Steckverbinder und Lastkonfiguration auf Anfrage
7.5Zertifizierung und Konformität
| Angabe | Wert |
|---|---|
| Konformitätszertifizierung | CE-Kennzeichnung durch IRS |
| RoHS-Konformität | EU-RoHS-Richtlinie 2011/65/EU; Richtlinie (EU) 2015/863 Anhang II |
7.6Verwendete Abkürzungen
| Abkürzung | Bedeutung | Beschreibung |
|---|---|---|
| SP | Switching Platform | Oberbegriff für alle Produkte der Switching Platform |
| SPB | Backplane Interface | Schnittstellenkarte für den SP-Mainframe (z. B. SP-1200) |
| SPC | Switching Platform Controller | 3-HE-µC-Karte, die ein Switching-Platform-Modul steuert |
| SPM | Switching Platform Module | 6-HE-Leiterplatte mit Relais und weiteren Schaltungen, gesteuert von einer µController-Karte SPC-64 |
| SPW | Switching Platform Wiring | standardisiertes Kabel von einem SPM zur Systemschnittstelle |
| DUT | Device Under Test | Prüfling; entspricht UUT (Unit Under Test) |
| CT | Current Transducer | Stromwandler; induktives Strommessgerät |
| HE | Höheneinheit = 44,45 mm | |
| TE | Teilungseinheit = 5,04 mm |
7.7Elektrische Daten
7.7.1Lastkanal-Spezifikation
| Angabe | Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Nennspannung | 60 Vdc | stationär |
| Nennstrom / Kanal | 70 A | stationär |
| Nennstrom / Kanal | 85 A | kurzzeitig, max. 60 s (Verhältnis EIN/AUS 1:2) |
| Nennstrom / Kanal | 100 A | kurzzeitig, max. 20 s (Verhältnis EIN/AUS 1:2) |
| VDS (Sperrspannung) | max. 60 Vdc | MOSFET |
| Rds ON | max. 1 mOhm | MOSFET |
| Schaltleistung (ohmsche Last) | 100 A @ <60 V | -> Schalten unter Last verkürzt die Lebensdauer des MOSFET nicht |
| Sicherung / Kanal | 70 A | sehr träge |
Diese Werte gelten für den kompletten Lastkanal inkl. aller Komponenten (Steckverbinder, Leiterbahnen, Sicherung, Stromwandler, ...).
7.7.2MOSFET-Spezifikation
Die Strom- und Spannungswerte des MOSFET dienen nur zur Information. Verwenden Sie beim Entwurf einer Schaltung mit diesem Modul die oben gezeigte Tabelle „Lastkanal-Spezifikation“. Die Werte in der Tabelle „Lastkanal-Spezifikation“ sind niedriger als die Werte des MOSFET allein.
| Angabe | Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Max. Strom | 180 A | stationär |
| Max. Sperrspannung | 60 V | DC |
| Leckstrom @VGS = 0 V | max. 1 µA | @VDSS = 60 V, Tj = 25 °C |
| Leckstrom @VGS = 0 V | max. 100 µA | @VDSS = 60 V, Tj = 125 °C |
| Rds ON | max. 1 mOhm | MOSFET |
| Schaltleistung (ohmsche Last) | 180 A bei <60 V | thermische Kühlung beachten! |
| Kontaktwiderstand | max. 1 mOhm | Anfangswert bei 1 A ID = 100 A |
| Schaltzeit | typ. 37 ns | VDD 30 V, Vdc 10 V, ID 100 A |
| Mechanische Lebensdauer | nicht relevant | ohne elektrische Last |
7.8Mechanische Daten
| Angabe | Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Breite | 6 TE | = 30,24 mm; Standardbreite (1 Steckplatz) |
| Breite | 12 TE | = 60,48 mm; doppelte Breite (2 Steckplätze) |
| Höhe | 6 HE | = 266,7 mm |
| Tiefe | ~ 365 mm | Gesamttiefe der Karte inkl. Frontgriffen und rückseitigen Steckverbindern |
| Gewicht | ~ 0,98 kg |
7.9Umgebungsbedingungen
| Angabe | Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Betriebstemperaturbereich | 0–55 °C (32–131 °F) | |
| Luftfeuchtigkeitsbereich im Betrieb | 10–80 % | nicht kondensierend |
7.10Topologie und Funktionen
| Angabe | Wert | Beschreibung |
|---|---|---|
| Anzahl Kanäle | 4 | Einzel-Lastkanäle, geschaltet durch MOSFET-Halbleiter |
| Lasten / Kanal | 1 | Lasten pro Kanal |
| Abgesicherte Kanäle | 4 | alle 4 Kanäle, sehr träge Sicherung |
| Integrierte Strommessung | ja, CT | Stromwandler auf allen 4 Kanälen, nicht konfigurierbar! |
| Anbindung Sense 1 | Ch. 1 | Stromwandler kann mit Sense-Bus 1 verbunden werden |
| Anbindung Sense 2 | Ch. 2 | Stromwandler kann mit Sense-Bus 2 verbunden werden |
| Anbindung Sense 3 | Ch. 3 | Stromwandler kann mit Sense-Bus 3 verbunden werden |
| Anbindung Sense 4 | Ch. 4 | Stromwandler kann mit Sense-Bus 4 verbunden werden |
| Temperaturüberwachung | ja | die Temperatur aller Lastkanäle wird kontinuierlich gemessen, bei Überhitzung werden die Lüfter aktiviert |
| Stromüberwachung | ja | der Strom aller Kanäle wird kontinuierlich gemessen: bei Überschreiten der Strombegrenzung (100 A) wird ein Fehlerzustand gesetzt und der MOSFET des Lastkanals geöffnet |
| Interne Diagnose | ja, Stromschleife | interne Diagnose mittels eines Prüfstroms, der durch jeden Kanal geleitet wird, um die Funktion von Sicherung, Stromwandler und Relaiskontakt zu prüfen; inkl. Berichterstellung |
| Lastoptionen | -P | Lastmontageplatte aus Metall für interne Lasten |
| Benutzer-ID | Ja | Über den SP-Editor wird eine benutzerdefinierte Kennung im EEPROM des Moduls gespeichert (z. B. Last-ID, ...) |
| Speicherobjekte | Ja | Über den SP-Editor können Speicherobjekte definiert und im EEPROM des Moduls gespeichert werden (z. B. Kalibrierdaten, zusätzliche Modulinformationen, ...); max. 6 kB |
| Schaltspielzähler der Lastrelais | ja | die Schaltspiele jedes Relais werden gezählt und im EEPROM des Moduls gespeichert; der Stand kann per Software-Befehl ausgelesen werden |
| Max. Höhe integrierter Lasten | <25 mm | SPM-Breite = 1 Steckplatz (6 TE) |
| Max. Höhe integrierter Lasten | <55 mm | SPM-Breite = 2 Steckplätze (12 TE) |
7.11Sense-Bus-Messung
7.11.1Shunts und Stromwandler allgemein
Verfügen SP-Module über integrierte Shunts oder Stromwandler, sind diese eine Zusatzfunktion zur Messung des Stroms in einem Lastkanal. Diese Strommessung hat eine begrenzte Genauigkeit und ist kein kalibriertes Messgerät.
Falls erforderlich, muss der Anwender selbst für die Kalibrierung und die Überprüfung der Genauigkeit der Shunts oder Stromwandler sorgen.
7.11.2Topologie und Daten des Sense-Busses
Die internen 8-adrigen Sense-Busse 1–4 (jeweils Sense+ und Sense-) verlaufen über die gesamte Backplane des Mainframes und verbinden alle Modulsteckplätze. Die 4 Sense-Busse können über 4x SMB-Buchsen auf der Backplane-Interface-Karte (SPB) mit externen Messgeräten verbunden werden (z. B. mit einer Messmatrix).
Auf jedem Modul im Mainframe können Shunts oder Stromwandler (CT) der Lastkanäle durch Schließen der entsprechenden Sense-Relais auf dem Modul mit den Sense-Bussen 1–4 verbunden werden.
Die Firmware stellt sicher, dass immer nur ein Sense-Relais gleichzeitig mit einem Sense-Bus verbunden ist. Ist bereits ein anderer Kanal verbunden, gibt die API-Schaltfunktion einen Fehler zurück.
Diese Topologie ermöglicht grundsätzlich 4 parallele Messungen im SP-Mainframe. Nicht alle Lastkanäle können auf jeden Sense-Bus geschaltet werden; die möglichen Verbindungen sind im Datenblatt des Moduls festgelegt.
Bei Verwendung mehrerer Mainframes muss der Anwender festlegen, ob jeder Mainframe einen eigenen Sense-Bus hat oder ob sie sich denselben Sense-Bus teilen. Die gemeinsame Nutzung wird außerhalb des SP-Mainframes durch Verbinden aller Sense-Busse aller Mainframes hergestellt.
| Angabe | Wert | Beschreibung |
|---|---|---|
| Anzahl Kanäle | 4 | jeder Kanal (Ch. 1–4) hat einen integrierten Stromwandler |
| Zugang zum Sense-Bus | 4x SMB auf SPB: Innenleiter: Sense +, Schirm: Sense - | Alle 8 Sense-Bus-Leitungen sind über die Backplane-Interface-Karte (SPB) an 4x SMB-Buchsen (isoliert montiert) zugänglich |
| Sense-Bus 1 verbindbar mit | Ch. 1 | die Sense-Leitungen dieses Kanals können auf Sense-Bus #1 geschaltet werden |
| Sense-Bus 2 verbindbar mit | Ch. 2 | die Sense-Leitungen dieses Kanals können auf Sense-Bus #2 geschaltet werden |
| Sense-Bus 3 verbindbar mit | Ch. 3 | die Sense-Leitungen dieses Kanals können auf Sense-Bus #3 geschaltet werden |
| Sense-Bus 4 verbindbar mit | Ch. 4 | die Sense-Leitungen dieses Kanals können auf Sense-Bus #4 geschaltet werden |
| Messbereich Stromwandler | ± 85 A | Bereich von 85 A in jede Richtung |
| Genauigkeit bei 25 °C (77 °F) | ± 0,8 % (± 0,20 A) | Gesamtausgangsfehler (% von IPN) des CT-Moduls bei 25 °C |
| Genauigkeit bei 25 °C (77 °F) | ± 0,4 % (± 0,10 A) | mit Autozero-Funktion nach dem Einschalten |
| Genauigkeit bei 85 °C (185 °F) | ± 1,3 % (± 0,325 A) | Gesamtausgangsfehler (% von IPN) bei 85 °C (= max. Betriebstemperatur) |
| Empfindlichkeit | 50 mV/A | Ausgangsspannungsbereich -4,25 V bis +4,25 V (+/-85 A); z. B. 1 A = 50,0 mV; 15 A = 0,75 V; 85 A = 4,25 V |
| Frequenzbandbreite | 200 kHz | +/- 1 dB (1 kOhm Last) |
| Frequenzbandbreite | 300 kHz | +/- 3 dB (1 kOhm Last) |
7.11.3Autozero-Funktion
Jeder Stromwandler weist beim Einschalten der Versorgungsspannung einen Offset der Ausgangsspannung auf. Dies geschieht beim Einschalten des Mainframes oder beim Hochfahren des gesamten Prüfsystems. Dieser Offset bleibt konstant, bis die Versorgungsspannung des Stromwandlers ausgeschaltet wird. Dies geschieht beim Ausschalten des Mainframes oder beim Herunterfahren des gesamten Prüfsystems. Diese Offsetschwankung ist in der Berechnung des Gesamtausgangsfehlers im Datenblatt des Stromwandlers enthalten.
Eine Korrektur dieses konstanten Offsetfehlers (für die Dauer der Einschaltphase) verbessert die Genauigkeit des Stromwandlers erheblich. Um diesen Offsetfehler zu beseitigen, stellt die SP-Software für die Kanäle die API-Funktion „Autozero“ bereit. Diese Funktion ist auch im Test-Panel des Moduls verfügbar.
Die Funktion muss ausgeführt werden, wenn der Strom sicher „0“ ist, d. h. der Stromwandler wirklich keinen Strom erfasst, z. B. wenn der Lastkanal geöffnet ist.
Es wird empfohlen, die Autozero-Funktion mindestens beim ersten Durchlauf nach jedem Systemstart auszuführen, nach Möglichkeit in jedem Durchlauf der Testsequenz.
7.12Lage der Komponenten
| Nr. | Komponente |
|---|---|
| 1 | Lastkanal-MOSFET Ch. 1 – Ch. 4 (unter dem Kühlkörper) |
| 2 | Stromwandler Ch. 1 – Ch. 4 |
| 3 | Sicherung 70 A für Ch. 1 – Ch. 4 |
| 4 | Sense-Bus-Relais: Ch. 1 zu SB1, Ch. 2 zu SB2, Ch. 3 zu SB3, Ch. 4 zu SB4 |
| 5 | Klemmen für ext. Temperatursensoren (MCP9700A) |
| 6 | Aufkleber für Seriennummer und Qualitätsprüfung |
7.13Anschlüsse
Die Signalnamen der einzelnen Pins von K1, K2 sind auf der Leiterplatte beschriftet. Pin 1 befindet sich immer oben am Steckverbinder.
| Pin | K1 | K2 |
|---|---|---|
| 1 | Ch. 1 | Ch. 1 |
| 2 | Ch. 2 | Ch. 2 |
| 3 | Ch. 3 | Ch. 3 |
| 4 | Ch. 4 | Ch. 4 |
| 5 | Com 1 | Com 1 |
| 6 | Com 2 | Com 2 |
| 7 | Com 3 | Com 3 |
| 8 | Com 4 | Com 4 |
Belegung der Steckverbinder K1, K2
- K1: für die Verkabelung zum DUT-Adapter / zur Fixture-Schnittstelle
- K2: lastseitige Verkabelung der Kanäle 1–4
Bei der Verkabelung zur Receiver-Schnittstelle des Systems, zum DUT-Adapter oder bei der Lastverdrahtung sind folgende Daten zu beachten:
| Angabe | Wert | Bemerkungen |
|---|---|---|
| Max. Strom | 76 A | pro Steckverbinder-Pin |
| Belegte Pins | 1 | belegte Pins pro Kanal und COM-Leitung (Rückleitung) |
| Leiterquerschnitte | AWG 8 / 10,0 mm² | pro Lastkanal- und COM-Leitung |
7.14Software SP-Editor
Die Software Switching Platform Editor ist auf dem Systemcontroller installiert. Sie bietet Funktionen zur Einrichtung, Konfiguration, Information und Diagnose für die gesamte Topologie der Switching Platform im System.
Für die meisten Funktionen ist die Anmeldestufe „Developer“ erforderlich. Im Auslieferungszustand ist für „Developer“ kein Passwort festgelegt.
Für steckplatz- und modulspezifische Konfiguration und Funktionen:
Software Switching Platform Editor starten – (1) als Developer anmelden – (2) Projektkonfigurationsdatei laden oder neuen Mainframe per Autodetect hinzufügen – (3) SP-Mainframe verbinden – (4) Steckplatz mit dem Modul auswählen – (5) Registerkarte „Slot Config“ und gewünschte Funktionsgruppe auswählen – (6) gewünschte Funktion auswählen
7.14.1ADC-Test-Panel
Das SPM-700401-LC-MF bietet ein ADC-Test-Panel für die Onboard-Sensoren des Moduls, die die Leiterplattentemperatur und den Strom im Lastpfad messen. Der konstante Offset der Stromwandler kann mit der Autozero-Funktion beseitigt werden, um die Genauigkeit zu verbessern. Das Test-Panel kann parallel zu einer Testsequenz geöffnet und zur Fehlersuche verwendet werden.
SP-Editor läuft mit Anmeldung als Developer und geladener Projektkonfiguration, SP-Mainframe verbunden – (1) Steckplatz mit dem Modul SPM-700401-LC-MF auswählen – (2) Registerkarte „Slot Config“ und „ADC“ auswählen – (3) „Test Panel“ auswählen
Das ADC-Test-Panel ermöglicht die Überwachung von Temperatur und Strom im Lastpfad:
- (4) passende Größe und Anzahl der Spalten des Panels einstellen und linke Parameterliste ein- oder ausblenden
- (5) „Live“ aktivieren, um die Werte zu überwachen, und die Aktualisierungsrate wählen (200 ms bis 3 s)
- (5) Aktion „Autozero“ aufrufen, um den permanenten Offset der Stromwandler zurückzusetzen und die Genauigkeit der Strommessung zu verbessern. Hinweis: Damit dies korrekt funktioniert, muss der Laststrom „0 A“ betragen. Die Temperatursensoren sind von der Autozero-Funktion nicht betroffen.
- (6) Überwachung der Stromwerte der 4x Lastkanäle und der 3x Temperaturwerte
7.14.2Relais-Test-Panel
Das SPM-700401-LC-MF bietet ein Schalt-Test-Panel für zwei Hauptzwecke:
- manuelles Schalten von Relais und MOSFETs zur Fehlersuche
- Überwachung der Schaltzustände parallel zu automatisierten Sequenzen
SP-Editor läuft mit Anmeldung als Developer und geladener Projektkonfiguration, SP-Mainframe verbunden – (1) Steckplatz mit dem Modul SPM-700401-LC-MF auswählen – (2) Registerkarte „Slot Config“ und „Relay“ auswählen – (3) „Test Panel“ auswählen
Das Relais-Test-Panel ermöglicht die Überwachung und auch das manuelle Schalten aller zugänglichen Relais auf dem Modul:
- (4) passende Größe und Anzahl der Spalten des Panels einstellen
- (5) „Live“ aktivieren, um die Werte zu überwachen, und die Aktualisierungsrate wählen (200 ms bis 3 s)
- (6) Schalten und Überwachen der 4x Lastkanal-MOSFETs und der 4x Sense-Bus-Relais. Relaiskanäle werden per Klick geschlossen/geöffnet, geschlossene Kanäle sind grün hervorgehoben
7.14.3Diagnose und Selbsttest
Das SPM-700401-LC-MF verfügt über eine interne Selbsttestsequenz, die den geöffneten und geschlossenen Zustand der Lastrelais sowie die Funktion von Sicherungen, Stromwandlern und Temperatursensoren überprüft. Nach Durchlaufen der Selbsttestsequenz wird ein Bericht erzeugt, den der Anwender zu Dokumentationszwecken speichern kann.
SP-Editor läuft mit Anmeldung als Developer und geladener Projektkonfiguration, SP-Mainframe verbunden – (1) Steckplatz mit dem Modul SPM-700401-LC-MF auswählen – (2) Registerkarte „Slot Config“ und „Relay“ auswählen – (3) „Selftest“ auswählen
- (4) Der blaue Pfeil startet den Selbsttest; vor dem Start wird eine Sicherheitswarnung angezeigt
- (5) Nach der Ausführung wird der Bericht direkt angezeigt, einschließlich aller Testschritte, Ergebnisse und Grenzwerte. Mit dem Disketten-Symbol kann der Bericht zur Dokumentation gespeichert werden
7.14.4Geräteschutzfunktion
Als Schaltmodul für hohe Ströme misst und kontrolliert das SPM-700401-LC-MF kontinuierlich die 6 Lastpfadströme und die 3 Temperatursensoren der Leiterplatte. Die Firmware bietet verschiedene Schutzfunktionen, wenn Sensorwerte festgelegte Grenzen überschreiten.
Übertemperaturschutz:
| Angabe | Wert | Beschreibung |
|---|---|---|
| Temp.-Sensor | 5 kS/s | Abtastrate des Temperatursignals |
| Temp.-Sensor | > 60 °C | Setzt das Lüfteranforderungs-Flag für den SP-Mainframe, die 6x unteren Lüfter werden eingeschaltet; der Mainframe verstärkt die interne Kühlung durch einen Luftstrom von ~ 900 m³/h für mindestens 30 Sekunden |
Überstromschutz:
| Angabe | Wert | Beschreibung |
|---|---|---|
| Lastkanalstrom | 5 kS/s | Abtastrate des Stromsignals |
| Lastkanalstrom | > 100 A; < -100 A | Der Mittelwert aus 1000 Abtastwerten überschreitet diesen Bereich: 1. Der Lastkanal wird geöffnet; 2. Anforderung des Flags „Error State“ für den SP-Mainframe. Das Error-State-Relais öffnet und unterbricht die Interlock-Schleife der Netzteile oder elektronischen Lasten (falls angeschlossen). Die Firmware setzt den Fehlerzustand für das gesamte System, jede Schaltanforderung wird mit einer Fehlermeldung beantwortet. Zum Zurücksetzen muss dieser Fehlerzustand per Software-Befehl quittiert werden |
7.15Ersatzteilliste
| Hersteller / Lieferant | Teilenr. | IRS-Teilenr. | Komponentenbeschreibung |
|---|---|---|---|
| LEM | CASR25-NP | 119072 | Stromwandler mit IPN = 25 A |
| Littelfuse | BF1-Serie 70A | 118478 | Sicherung 70 A, sehr träge |
| Panasonic | AGN20024 | 105776 | Sense-Bus-Relais |
| Phoenix Contact | SPC 16/ 8-STF-10,16 | 107926 | Steckverbinder Lastplatte, 8-polig |
| Phoenix Contact | FMC 1,5/ 3-ST-3,81 | 109438 | Steckverbinder Lastplatte, 3-polig |
| Microchip | MCP9700A-E/TO | 118483 | Temperatursensor Lastplatte |
7.16Produktsupport
- IRS-Homepage: www.irs.systems
- E-Mail-Kontakt: info@irs.systems
Dokumente und Downloads
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