Freilaufdiode für Relais

M

Matthias Baur

Guest
Hallo,

ich habe eine Schaltung mit einem kleinen Print-Relais aufgebaut.

Die Schaltung funktioniert so weit auch ordentlich, nur ist mir jetzt
der Gedanke gekommen, ob ich nicht eine Freilaufdiode verwenden
sollte. Die Leistungsaufnahme der Spule beträgt 120 mW.

Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss oder ob
dies nur bei größeren Relais nötig ist?

Danke !!!

Gruß,
Matthias
 
Matthias Baur wrote:
Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss oder ob
dies nur bei größeren Relais nötig ist?
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Eine Freilaufdiode ist immer erforderlich, da jedes Abschalten
einer Spule eine Spannungsspitze zur Folge hat. Die Goesse der
Spannungsspitze haengt von Strom, Innenwiderstand,
Streukapazitaeten usw. ab. Daher koennte man _theoretisch_
hergehen und nachmessen wie hoch die Spitze ist (das ist als
Aha-Effekt durchaus mal zu empfehlen), und einen entsprechend
spannungsfesten Transistor einsetzen. Aber das ist Quatsch. So
tut's einfach ein normaler BC547, von sonstigen Stoerungungen
ganz abgesehen. Falls Du mehrere Relais schalten willst, nimmst
Du den ULN2003, der hat die Dioden schon eingebaut.

Gruesse

Christian
 
"Matthias Baur" <Mithridates80@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:b12bd9e5.0503120409.3c514a9b@posting.google.com...
Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich
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ja, grundsaetzlich, der Strom, der durch die Relaisspule floss,
will weiterfliessen. Die Spannung an der Realsispule wird ohne
Freilaufdiode so hoch, DAS er weiterfliesst, entweder zerstoert
er den Transistor, wenn er das aushaelt geht die Energie in die
Wicklungskapazitaet der Spule. Der Strom durch die Diode betraegt
(zumindest kurzzeitig) dem Spulenstrom, die Spannung an der Diode
entspricht der Relaisspannung.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
"Matthias Baur":
ich habe eine Schaltung mit einem kleinen Print-Relais aufgebaut.

Die Schaltung funktioniert so weit auch ordentlich, nur ist mir jetzt
der Gedanke gekommen, ob ich nicht eine Freilaufdiode verwenden
sollte. Die Leistungsaufnahme der Spule beträgt 120 mW.

Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss oder ob
dies nur bei größeren Relais nötig ist?
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Der Strom durch die Steuerspule soll sich ja möglichst schnell ändern,
damit die Schaltkontakte sicher Schalten.
Wäre es dagegen akzeptabel, den Strom durch die Steuerspule sehr
langsam anzupassen, dann könnte man das tun, folglich auch auf die
Schutzdiode verzichten.

Ansonsten "versucht" die Spule, beim Ausschalten der Restschaltung weiterhin
ihren Strom zu entziehen, indem sie die Potentialdifferenz zwischen ihren
Enden "absichtlich" so hoch treibt, daß die Restschaltung Leckströme in Höhe
des von der Spule gewünschten Stromes liefern.

Mit so einer Schutzdiode kann die Spuel frei ihren Stromgelüsten nachkommen,
ohne daß sich eine grosse Potentialdifferenz einstellen muss.

Das wäe auch mit einer Kapazität machbar. Hat den Vorteil, daß sich bei
hinreichender Dimensionierung überhaupt keine "negative Schaltspannung"
einstellt (an der Diode fällt dagegen die Vorwärtsspannung ab), hat aber
den Nachteil, daß sich der Spulenstrom nur langsam ändert.

Am besten also sogar 2 Dioden verwenden. Eine als Stromdurchlass beim
Betrieb (hält nach dem Aussachlten auch kleine negative Spannung von
Restschaltung fern), und eine als Stromdurchlass nach Ausschalten.

Gruss

Jan Bruns
 
MaWin wrote:

die Spannung an der Diode entspricht der Relaisspannung.
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Vor oder nach dem Abschalten? Vor dem Abschalten ist's die
Versorgungsspannung, aber das ist trivial. Nach dem Abschalten
ist's die Flussspannung der Diode. Aber Du hast Recht. Es ist
immer die Relaisspannung... :)

Gruesse

Christian
 
Matthias Baur wrote:

Hallo,

ich habe eine Schaltung mit einem kleinen Print-Relais aufgebaut.

Die Schaltung funktioniert so weit auch ordentlich, nur ist mir jetzt
der Gedanke gekommen, ob ich nicht eine Freilaufdiode verwenden
sollte. Die Leistungsaufnahme der Spule beträgt 120 mW.

Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss oder ob
dies nur bei größeren Relais nötig ist?

Danke !!!
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Die Freilaufdiode schützt zwar den Schalttransistor, sie verzögert
aber das Abfallen des Relais, weil der Strom durch die Spule nur
langsam abklingt. Sie hat "0,7V", d.h. an der Spule rinnt der
Strom so lang bis er an dem eigenen Kupfer verbraten ist. Und
das ist lang, das Relais hat einen niedrigen "Abfall"-strom.

Dagegen gibt es mehrere andere Lösungsmöglichkeiten: ein SIOV
(oder wie immer diese Überspannungsdinger jetzt heißen), das
ist eine weiche Zenerdiode in beide Richtungen. Der Transistor
muß dann jedoch mehr als die Betriebsspannung vertragen.

Oder ein proper dimensionierter C mit R in Serie. Der C soll
die gespeicherte Energie aus der Spule auffressen aber er will
sie irgendwohin auch wieder zurückliefern. Dafür ist der R da.
Das ist dann ein gedämpfter Schwingkreis. Der zweite Zweck des
R besteht darin, daß der Einschaltstrom, den der Transistor
mit dem C erleiden müßte, erträglich wird.

MfG Glaser
--
"5 Köpfe denken in 1 h produktiver als 1 Kopf in 5 h".
Das sagen die 4 Köpfe mehrheitlich, die sich nach der
1-h-Besprechung mit dem 5-h-Einzeldenker selber
auch für Produktive halten.
 
Franz Glaser (KN) schrieb:
Die Freilaufdiode schützt zwar den Schalttransistor, sie verzögert
aber das Abfallen des Relais ...
... ein proper dimensionierter C mit R in Serie.
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Oder halt ein proper dimensionierter R in Reihe mit der Diode. Der
Spulenstrom mal dem R ergibt die anfängliche Spannung. Man muss halt
wählen zwischen Zeit und Spannung.

Ciao - Peter

--
Für Privat-Email bitte Betreff mit "Usenet-Reh" beginnen lassen.
--
"Ein Mokka-Trüffel-Parfait mit einem Zitronencreme-Bällchen."
 
Peter Muthesius schrieb:
Der Spulenstrom mal dem R ergibt die anfängliche Spannung.
Na ja, den Spulenwiderstand nicht vergessen.
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Hallo!


Matthias Baur wrote:
Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss
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Das hängt weniger vom Relais, sondern mehr von seiner Ansteuerung ab.

Wenn zur Ansteuerung ein Transistor in Emitterschaltung verwendet wird, ja.

Wenn ein Emitterfolger (Kollektorschaltung) verwendet wird, und die
Ansteuerung des Transistors selbst keinen hochohmigen Zustand kennt, nicht.

Wenn man einen MOSFET verwendet, der "Avalanche-rated" ist, normal nicht.

Schaden tut sie selten.


Gruß,
Ulrich
 
Danke für Eure Antworten!

Ich glaube, ich werde dann lieber mal eine Freilaufdiode ergänzen ...

Gruß,
Matthias
 
Christian Rötzer wrote:

Matthias Baur wrote:

Kann vielleicht jemand einen Hinweis geben, ob bei Verwendung von
Relais grundsätzlich eine Freilaufdiode benutzt werden muss oder ob
dies nur bei größeren Relais nötig ist?

Eine Freilaufdiode ist immer erforderlich, da jedes Abschalten einer
Spule eine Spannungsspitze zur Folge hat.
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Damit wird zwar die Frage beantwortet, aber das Statement als
solches ist nicht ganz korrekt.
1) Eine Spannugsspitze entsteht nur, falls Strom fliesst,
kann also bei AC Ansteuerung vermieden werden, wenn man im
Nulldurchgang des Stroms abschaltet. Das passiert etwa in
"resonanten" Schaltreglern oder bei TRIAC-Ansteuerung, siehe
etwa "snubberless Triac" oder Hi-com Triac.
2) Bei DC-Ansteuerung gibt es natürlich keine Spannungsspitze,
wenn durch Kurzschliessen abgeschaltet wird. Dies ist etwa
dann der Fall, wenn mit einem Emitterfolger angesteuert wird
oder mit einer Gegentakt-Endstufe.
3) Eine Freilaufdiode oder andere spannungsbegrenzende Massnahmen
(Varistor, Z-Diode, RC, RC plus Diode usw.) ist nur nötig, wenn
das ansteuernde Bauteil die Spannungsspitze resp die im Magnetfeld
gespeicherte Energie nicht verträgt. Bei den alten einfachdiffundierten
Leistungstransis hat sich niemand Gedanken um eine Freilaufdiode
gemacht, nur diese neue schnelle Zeuch hält ja nichts mehr aus...
Kurzum, sehr viele Relais auf dieser Welt sind AC-Relais oder
Schütze, die meisten davon plus auch zahlreiche DC-Relais werden
durch mechanische Kontakte angesteuert. Bei AC geht Freilaufdiode
eh nicht, mechanischen Kontakten ist die Spannungsspitze eh egal.
Das mit "Freilaufdiode ist immer erforderlich" halt ich für
übertrieben ;-).

--
mfg Rolf Bombach
 
Rolf Bombach wrote:

Damit wird zwar die Frage beantwortet, aber das Statement als
solches ist nicht ganz korrekt.
1) Eine Spannugsspitze entsteht nur, falls Strom fliesst,
kann also bei AC Ansteuerung vermieden werden, wenn man im
Nulldurchgang des Stroms abschaltet. Das passiert etwa in
"resonanten" Schaltreglern oder bei TRIAC-Ansteuerung, siehe
etwa "snubberless Triac" oder Hi-com Triac.
Du hast recht. Sooo einfach laesst sich die Frage des OP nicht
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beantworten. Uebrigens ganz typisch fuer diese Newsgroup ;-)

2) Bei DC-Ansteuerung gibt es natürlich keine Spannungsspitze,
wenn durch Kurzschliessen abgeschaltet wird. Dies ist etwa
dann der Fall, wenn mit einem Emitterfolger angesteuert wird
oder mit einer Gegentakt-Endstufe.
Auch zwei ganz typische Arten, ein Relais anzusteuern. Wo
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verbraet Deiner Meinung nach der Emitterfolger die Energie?

3) ... spannungsbegrenzende Massnahmen ... Varistor ... Z-Diode
... RC ... RC plus Diode ... Spannungsspitze ... Magnetfeld ...
gespeicherte Energie ... einfachdiffundierten ... AC-Relais ...
...
Das mit "Freilaufdiode ist immer erforderlich" halt ich für
übertrieben ;-).
Und in wievielen praktischen Faellen kommt somit die
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Freilaufdiode vor? Wir sprechen von einem Printrelais, nichts
weiter ;-)

Gruesse

Christian
 
Hallo Franz,

Franz Glaser (KN) schrieb:
[...]
Die Freilaufdiode schützt zwar den Schalttransistor, sie verzögert
aber das Abfallen des Relais,
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das ist im Allgemeinen völlig irrelevant. Schließlich will er
das Relais vermutlich nicht mit 1KHz schalten ;-)
Jedenfalls habe ich in industriellen Produkten bisher
nur Freilaufdioden gesehen. Und es gab damit keinerlei Probleme.
Also _ich_ würde eine 1N400X verwenden.

[...]
MfG Glaser
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ciao
Marcus
 
Christian Rötzer wrote:

2) Bei DC-Ansteuerung gibt es natürlich keine Spannungsspitze,
wenn durch Kurzschliessen abgeschaltet wird. Dies ist etwa
dann der Fall, wenn mit einem Emitterfolger angesteuert wird
oder mit einer Gegentakt-Endstufe.

Auch zwei ganz typische Arten, ein Relais anzusteuern. Wo verbraet
Deiner Meinung nach der Emitterfolger die Energie?
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Also _ich_ würde nicht mit einem Emitterfolger ansteuern, die
Idee kam nicht von mir. Emitterfolger mit Relais ist eine
sehr schwingsichere Angelegenheit, wortwörtlich. Die Energie
der Spule wird in der Spule verheizt, wie auch im Fall
mit der Freilaufdiode. Beim Emitterfolger wird zusätzlich
und unnötig während des Freilaufs I*U im Transi geheizt,
in der Diode nur I*U_fluss.

Und in wievielen praktischen Faellen kommt somit die Freilaufdiode vor?
Wir sprechen von einem Printrelais, nichts weiter ;-)
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In Amateurgeräten oft, in Industrieprodukten seltener. Da werden
Ansteuer-ICs mit eingebauten Dioden verwendet (ULN2nnn, 754nn usw),
oder Reed-Relais mit eingebauter Diode. Bei AC-Printrelais wird
die Freilaufdiode oft nur kurzfristig eingesetzt.

--
mfg Rolf Bombach
 
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