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Thema: Kleine erweiterte Frage zur Freilaufdiode

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Frage Kleine erweiterte Frage zur Freilaufdiode

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    Mahlzeit!
    Ich habe eine "erweiterte" Frage zum Thema Freilaufdiode, und zwar:
    (Grundlagen warum,Induktivität, Umpolung etc ist bekannt)

    Welcher Diodentyp ist geeignet für langsame Schaltanwendungen, bei denen zum Beispiel ein Relais ersetzt wird.
    Mir ist bewusst, dass für PWM eine Freilaufdiode mit schneller Umschaltung zwischen
    Sperrend => Leitend(+entladen) => Sperrend
    erforderlich ist.

    Die Trr , oder Reverse Time, also der Nichtsperrend/Sperrend wechsel muss bei PWM natürlich schneller erfolgen als die PWM Frequenz, also die Ein/Aus-Wechsel,
    weil sonst die Diode zum DauerLeiter statt zum Freilauf wird.

    Was ich mich nun aber eigentlich Frage:
    Bei welcher Art von nicht PWM-Schaltung sind die Standarddioden völlig ausreichend?
    Bei allen?

    Konkreter Fall:
    Ich nutze einen ProFET den BTS555 als Ersatz für ein 30A Lastrelais.
    Es ist also ein simples Ein/Aus, mit langen Pausen zwischen den Schaltvorgängen.
    -Der ProFet kann zwar dank Fet-Diode und integriertem Überspannungsschutz und Pipapo theoretisch sowieso alles ab.(Bis zu einem Gewissen Grad)
    Ich wollte aber auf eine Hilfe zur Entladung von Induktivitäten nicht verzichten, da ich vorallem den Umfang der Induktivitäten / Belastung nicht genau kenne.
    (Steht ja auch im Datenblatt des BTS)

    Eine Diode die man häufig bei Relaisspulen parallel findet ist die 1N4004 oder neuer meist 1N4007. Die 1n4148 reicht meist auch, ist auch "schneller".
    (Ich weiß: Diese dienen dabei zur Entstörung der Ansteuerungsspule, ich will hier ja eine Last "entstören/entladen")

    Im Roboternetz-Wissensbereich steht, dass für eine simple Freilaufdiode die Geschwindigkeit der Diode egal ist.
    (Ich möchte hier aber eine Diode haben, die vor dem BTS schaltet, also diesen entlastet.)

    Ich habe jetzt die 1N4007, dann die UF4007, die 1N4148 (zu klein), die 1N4448 (evtl zu klein) und schließlich die SB1100 angeschaut. (Unterschiede sind vorallem Sperrspannung und Strombelastbarkeit, die UF hat eine höhere Forwardvoltage)

    -- Die 1N4004 "sollte" wohl reichen, aber woran mache ich das in dem Fall einer "nicht vorhandenen" Schaltfrequenz fest?

    -- Bleibt einem da nur das Ding im Abschaltvorgang mit dem Oszi zu messen, einmal mit und ohne Diode ?

    Danke!
    GrußundTschüß \/
    ~Jürgen

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Beim einschalten, also dem Übergang sperrend - Leitend sind die allermeisten Dioden schnell genug. Ein Ausnahme wäre höchstens PIN Diode für wirklich hohe Spannungen (z.B. 3 kV). Die 1N4007 (1000 V PIN Diode) ist in der Regel noch schnell genug, eine 1N4005 wäre aber schon schneller. Der Übergang Leitend - Sperrend, also Trr usw. sind nur interessant, wenn der Transistor / FET schon wieder einschaltet, bevor der Strom durch die Freilaufdiode abgeklungen ist. Das kommt bei schnellem PWM vor, aber normal nicht beim Ersatz eines Relais. Das Abklingend es Stromes kann man nach Tau = L/R näherungsweise berechnen - beim R zählt auch die Diode mit dazu, und am Ende kommen auch noch die rund 0,6 V Spannung dazu. Viel mehr als 100 ms kommen da eher selten zustande.

    Wenn der Strom noch nicht abgeklungen ist, gibt es halt einen Strompuls beim Einschalten und der verursacht Störungen und einen zusätzlicher Verlust, der etwa I*U*trr für jeden Einschaltvorgang beträgt. Das ist dann halt ein abwägen wie viel man da tolerieren kann - so ganz vermeiden kann man den Puls nicht, nur abmildern durch eine schnelle Diode, einen Serienwiderstand oder ähnliches. Wenn überhaupt müsste man das Wiedereinschalten des FETs untersuchen, bzw. das Abschalten der Freilaufdiode.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Ok, danke schonmal. - Also wenn mans genau wissen will, hilft wie immer nur das Oszi vor Ort.

    Die schnellere Umschaltung der 1N4004 oder 1N4005 ergibt sich umgekehrt zur der geringeren maximalen Sperrspannung, korrekt? Geringere (Um)Ladungsfläche oder Kapazität?
    (Ich les' grade über die PIN diode nach, ich vermute bei der 1N4004 nun eine weniger dicke i zone)

    Die SB1100 hat ja auch nur 100V Sperrspannung, dafür aber eine Geschwindigkeitsangabe im Datenblatt.

    Bei den 1N4004 bis 1N4007 wird ja leider meist die ganze Reihe in ein Datenblatt geworfen, und nur die Sperrspannung erläutert.

    - Für meine Anwendung (= Relais ersetzen) ziehe ich daraus aber,
    dass ich mit einer SB1100 wohl nichts falsch mache, und einen preislichen Unterschied gibts da nicht in einem relevanten Bereich.

    - - Danke - -

    Memo an mich selbst: Die höhere Sperrspannung der Diode 1N4007 ist nicht überall besser als der alte Kumpel 1N4004.
    Geändert von PsiQ (21.01.2013 um 22:35 Uhr)
    GrußundTschüß \/
    ~Jürgen

  4. #4
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    Soweit ich gelesen habe ist nur die 1N4007 eine PIN Diode, die 1N4005 ist schon einen normale PN Diode. Das kann aber ggf. auch von Hersteller zu Hersteller noch etwas variieren, und ggf. ist dann auch die 1000 V Spannungsfestigkeit ohne PIN Struktur möglich. Durch die I-Schicht wird die Diode langsamer, in beide Richtungen. Wobei der Übergang Sperrend / Leitend immer noch recht schnell (einige ns) der Übergang Leitend-sperrend kann aber schon mal 5 µs oder so dauern. Diese Zeit kann man auch noch relativ einfach nachmessen und am Oszilloskop sichtbar machen: einfach ein Rechtecksignal ca. +-5 V mit 50-1000 Ohm an die Diode, und die Spannung messen.

    Ein interessanter Link zu dem Thema:
    http://www.cliftonlaboratories.com/d...ime_Test_Setup

    Eine Schottkydiode ist als Freilaufdiode ist eigentlich nur interessant, wenn es um einen hohen Wirkungsgrad durch die kleinere Spannung geht. Die 100 V Schottkydioden haben aber bei der Durchlassspannung kaum noch Vorteile gegenüber einer schnellen normalen Diode wie UF4005. Als Freilaufdiode für den Relaisersatz reicht eigentlich auch die 1N400x, oder was entsprechendes für mehr Strom falls nötig. Aber auch die 1N400x kann ja als Puls schon mehr als 1 A.

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