Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Hilfe Auslegung Suppressor-Diode
harald654
12.08.2013, 17:50
Hallo,
ich will für ein Relais (http://www.evsource.com/datasheets/tyco/EV200_ds.pdf) das schnell abschalten soll ein Diode mit Suppressor-Diode Paralell schalten um die Induktion beim Abschalten zu regulieren.
Als Suppressor-Diode will ich die 1.5k (http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/125000-149999/140792-da-01-en-SUPPRESSOR_DIODE_1_5KE22A_DO_201.pdf) oder p6ke (http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/168025-da-01-en-P6KE24CA.pdf) verwenden. (Die sind ja beide ziemlich gleich, oder gibt's welche wo besser geeignet sind?)
Mein Relais wird mit 12-14V betrieben und benötigt (nach kurzer Einschaltzeit) 0,13A.
Im Datenblatt steht als maximale Spannung 36V, heißt das ich muss schauen das meine (durch die Diode) erzeugte Spannung die Spulenspannung von 36V nicht übersteigt?
-Muss dann die "Clamping voltage" unter 36V liegen?
-Die durch die Diode (beim Abschalten) verursachte Spannung ist ja abhänig von dem Strom der fließt (bei meinem Relais 0,13A).
-Wenn ich z.B. P6KE22A verwende, wird dann meine Spannung nicht viel höher als die "Breakdown voltage" von ~20V werden, da meine Strom recht klein ist?
-Welche sollte ich dann wählen? (eine viel höhere wie P6KE33A, mit einer "Breakdown voltage" von ~30V?)
Später sollen mal mehrere von den Relais parallel geschalten werden, damit steigt ja die Induktion an.
-Welche Suppressor-Diode sollte ich wählen wenn ich (übertrieben gesagt) 15 Stück von dem Relais paralell betreibe, welche dann ca 2A benötigen?
-Würde da eine P6KE22A noch ausreichen? und bei welcher Spannung würde ich dann rauskommen?
Ich steh gerade ziemlich auf dem schlauch :(
Gruß,
Was willst Du denn eigentlich mit dem Relais so schnell schalten? Was bedeutet denn schnell?
Würde eher eine Freilauf-Diode und ein schnelles Relais spendieren; wenn es nicht sogar mit einen (elektrisch isolierten) MOSFET geht.
harald654
13.08.2013, 11:04
Hallo,
ich brauch das Relais um eine hohe Spannung zu schalten.
Schnell deshalb, da bei hohen Spannungen ja ein Lichtbogen entsteht der mein Relais schädigen kann.
Im Datenblatt ist die Öffnungszeit mit 12mS angegeben, diese sollte sich nicht signifikant verlängern (um das Relais zu schonen).
Mir geht es aber erstmal nur darum wie man denn die Suppressor-Diode (oder Zener-Diode) in meiem Fall überhaupt auslegt (auswält).
Gruß,
H
Wie wäre es mit einem IGBT?
Auslegung der Suppressor Diode:
Im Grunde genommen geht es darum die im Relais gespeicherte Energie aufzunehmen.
Die Diode begrenzt die induzierte Spannung. welche maximale Spannung verträgt Deine Schaltung?
Die maximale Spulenspannung des Reiais ist dabei sicher nicht der entscheidende Faktor. Sondern eher Teile wie der Transistor der das Relais ansteuert oder ein 7805 der noch mit dran hängt.
Dieser Wert abzüglich einer guten Portion Sicherheit wäre eine sinnvolle Begrenzungsspannung.
Da Du schnell abschalten willst, dann sollte die Diode auch schnell ansprechen => also eine möglichst kleine Ansprechspannung wählen.
Jetzt noch die Größe: die Energie aus dem Reiais muss halt mit jedem Schaltvorgang aufgenommen werden. Wenn Du häufig schaltest, dann geht halt mehr (Dauer)Leistung in die Diode.
Die Impulsbelastbarkeit ist für einmaliges Schalten ein Thema.
Es kann unter Umständen Sinn machen, mehrere Dioden parallel zu schalten.
Ich glaube nicht, dass es etwas ausmacht, ob die eine Diode nun ein paar µS schneller ist, als die andere.
Dein Relais arbeitet im Bereich von ms! Es ist vor allem die magnetische Remanenz und nicht die Induktivität des Relais die hier das Timing bestimmt.
Hallo,
ich brauch das Relais um eine hohe Spannung zu schalten.
Schnell deshalb, da bei hohen Spannungen ja ein Lichtbogen entsteht der mein Relais schädigen kann.
Im Datenblatt ist die Öffnungszeit mit 12mS angegeben, diese sollte sich nicht signifikant verlängern (um das Relais zu schonen).
Das Relais braucht eigentlich keine Diode. Die Diode ist nur da, um den Rest der Schaltung vor Störungen oder Zerstörungen zu schützen. Du mußt also herausfinden, was die Ansteuerschaltung deines Relais vertragen kann und die Suppressor-Diode (oder Zener-Diode) so wählen, daß die Ansteuerung nicht leidet. Machst du die Diodenspannung zu klein, leitet sie zu früh, der Strom im Relais kann weiter fließen und klingt zu langsam ab und es kommt zum Lichtbogen. Machst du sie zu groß für die Absteuerung, brennt diese möglicherweise durch. Am besten ist es, das Relais getrennt zu versorgen (z.B. Spannung vor dem Regler), einen Transistor mit hoher Spannung zur Ansteuerung zu nehmen und die Diodenspannug kleiner als die maximale Transistorspannung zu wählen.
Man könnte auch mal messen, wie hoch die Spannung beim Abschalten überhaupt wird, das hängt vom Relaisaufbau ab. Vieleicht findet sich ja eine Ansteuerung, die diese Spannung direkt aushält.
MfG Klebwax
harald654
13.08.2013, 12:46
vielen Dank für eure Antworten.
Also zum schalten des Relais will ich ein Relais aus dem KFZ Bereich verwenden.
So etwas in de Art Klick (http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/500000-524999/504021-da-01-de-KRAECKER_15_1200_10_ARK_Relais.pdf)
Wird beim Ausschalten denn nur meine Schaltung (in meinem Fall das KFZ Relais) oder der Komplette 12V Kreis belastet (da hängen einige Verbraucher dran, wo ich nicht weiß was die an Spannung verkraften).
Am besten wäre es natürlich wenn ich garkeine Diode brauche, aber ich will ja mehrere der Relais parallel schalten, dabei wird die gespeicherte Energie ja immer größer.
Da Du schnell abschalten willst, dann sollte die Diode auch schnell ansprechen => also eine möglichst kleine Ansprechspannung wählen.
Jetzt noch die Größe: die Energie aus dem Reiais muss halt mit jedem Schaltvorgang aufgenommen werden. Wenn Du häufig schaltest, dann geht halt mehr (Dauer)Leistung in die Diode.
Die Impulsbelastbarkeit ist für einmaliges Schalten ein Thema.
Es kann unter Umständen Sinn machen, mehrere Dioden parallel zu schalten.
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Gruß,
Also sollte ich bei 12V eine Diode verwenden wo eine "Breakdown voltage" ~15V hat, wie bekomm ich jetzt aber raus wie hoch die Spannung dann wird? )Die ist ja von meinem Strom abhängig, in den Datenblätter der Dioden ist aber keine Diagramm oder ähnliches wo man das Ablesen kann)
Wie hoch die Spannungsspitze wo wird, kann ich Dir nicht sagen, es hängt vom Komplettaufbau ab.
An der Diode direkt sollte bei einer Break-Down-Voltage von 15V die Spannung nicht wesentlich über 15V steigen (vielleicht ca. 18V). Je nachdem wie schnell Dein Oszi ist, wirst Du den Peak gar nicht ermitteln können.
Ein kleiner Kondensator könnte auch das Problem beheben.
Normalerweise sind die meisten "eigenständigen Schaltungen" gegen diese sehr kleinen Peaks immun, da dort auch entsprechende Schutzmassnahmen gegen beispielsweise ESD Entladungen mit mehreren KV getroffen wurden.
Du solltest eigentlich eine schnelle Freilaufdiode verwenden! Es sei denn, es spricht etwas dagegen - ich wüsste nicht was.
Du solltest eigentlich eine schnelle Freilaufdiode verwenden! Es sei denn, es spricht etwas dagegen - ich wüsste nicht was.
Eine Freilaufdiode baut die Energie der Spule dadurch ab, daß der Strom solange weiterfliest, bis er sich am Gleichstromwiderstand der Relaisspule abgebaut hat. Da der sich langsam abbauende Strom ein sich langsam abbauendes Magnetfeld zur Folge hat, verlangsamt sich das Öffnen des Kontaktes. Es wird zum Teil von einer fünf mal solangen Abfallzeit ausgegangen. Dies führt bei höheren Gleichspannungen am Kontakt zu verstärktem Kontanktabbrand bis, im Extremfall, zu einem stehenden Lichtbogen. Wenn eine solche Möglichkeit besteht, sollte man keine Freilaufdiode verwenden.
MfG Klebwax
Es stimmt, dass sich die Abfallzeit durch Freilaufdioden verlängert. Man hat auch schon versucht mit Gegenspannung zu entmagnetisieren.
Wie wäre es, wenn Du nach dem Anziehen auf einen Haltestrom zurück gehst? Der würde sich auch schneller abbauen und weniger induzieren?
Ein Kondensator über die Kontakte verringert den Abbrand.
Hallo!
@ harald654
Ein Kondensator über die Kontakte verringert den Abbrand.
Möglicherweise wäre noch dazu serieller Widerstand hilftreich: http://de.wikipedia.org/wiki/Snubber .
harald654
13.08.2013, 15:46
Wie wäre es, wenn Du nach dem Anziehen auf einen Haltestrom zurück gehst? Der würde sich auch schneller abbauen und weniger induzieren?
.
Das Relais macht dies schon, es braucht 3A zum anziehen und verringert dann den Strom auf 0,13A.
Hallo!
@ harald654
Möglicherweise wäre noch dazu serieller Widerstand hilftreich: http://de.wikipedia.org/wiki/Snubber .
Schalte Ich dann den Snubber auch parallel zu meiner Relaisspule? (dann ist doch der Kondensator aufgeladen wenn ich abschalte).
Von eine Snubber hab ich bis jetzt noch nie was gehört, der macht ja dann das gleich wie meine Freilaufdiode. Sorgt er aber nicht auch dafür das der Strom aus der Spule nur langsam abfällt?
Was sind denn die Vorteile bzw. Nachteile eines Snubbers gegenüber einer Freilaufdiode?
Gruß,
Schalte Ich dann den Snubber auch parallel zu meiner Relaisspule?
Nein, paralell zu Kontakten.
harald654
13.08.2013, 19:03
Nein, paralell zu Kontakten.
ich komm nicht so ganz mit, zu welchen Kontakten (wenn du nicht die von der Relaisspule meinst) ?
Ich hab bei dem Relais die Induktivität gemessem:
1,7L (da mein Messgerät recht ungenau ist)~2L
Den Widerstand der Spule hab ich auch versucht zu messen.
Ich hab 300KOhm gemessen^^, was an dem eingbauten Economizer leigen könnten.
Wenn ich mit dem Strom laut Datenblatt rechne, ist der Widerstand beim Einschalten 3,16Ohm (3,8A) und danach (dank Economizer) 92Ohm (0,13A).
Da ich im Normalfall nicht beim Einschatvorgang abschalte ~90Ohm.
Ich hab versucht die Zeit bis zum Abbau der Induktionsspannung zu errechen:
12V
I=0,15A (0,13A aufgerundet)
H= 2L
Rs= 90Ohm
Energie_Induktion_Spule= 1/2*L*i^2
Eis= 1/2*2L*0,15^2
Eis= 0,0225W
1. mit Diode
Spannung nach Abschalvogang= 12V+0,7V
Una= 12,7V
W_Spule_nach_abschalten= Una^2/Rs
Wsna= 12,7^2/90
Wsna= 1,79W
Zeit Energieabbau= Eis/Wsna
Tea= 0,0225W/1,79W
t= 0,01s
2. mit Diode und Z-Diode(Brakdown voltage <30V)
Spannung nach Abschalvogang= ~30V
Una= ~30V
W_Spule_nach_abschalten= Una^2/Rs
Wsna= 30^2/90
Wsna= 30W
Zeit Energieabbau= Eis/Wsna
Tea= 0,0225W/30W
t= 0,00075s
Passt die Rechnung?
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