Relais Basics - Lipo Schutzschaltung erweitern

[Armin (Gast)]

Hallo,

Mir wurde empfohlen, in der oben geposteten Schutzschaltung den Mosfet 
durch ein Relais zu ersetzen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Hab die 
Sache jetzt mal durchgedacht und möchte eure Meinung einholen.

Status im Moment:
Die R-Werte habe ich nur grob gerechnet und dann auf dem Steckbrett 
experimentiert, bis es passte. Die Abschaltspannung beträgt etwa 11,8V, 
was wohl ganz okay ist für ein 4-Zellen-Lipo. Die Maximalspannung direkt 
nach dem Laden beträgt 16,8V.
Als Mosfet kommt ein IRF 4905 zum Einsatz mit ca. 20mOhm R_DS
Dieser muss allerdings bis zu 6A (65W) schalten, was also einen 
Spannungsabfall von 0,12V und damit eine Verlustleistung im Betrieb von 
0,72W im Betrieb bedeutet.
Ohne Last zieht der LT-OPV nur ein paar µA.

Das könnte man natürlich noch etwas verbessern, indem man statt dem 
Mosfet ein Relais verwendet. Was ich so gesehen habe, brauchen die nur 
ca. 0,15W. Bzw bei einem Bistabilen Relais kann ich - bis auf die 
Schaltvorgänge - ganz ohne Stromverbrauch rechnen, oder?

Also erstmal über die nötigen Änderungen nachgrübeln:

Fall1
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=62788;PROVID=2402
Es gibt bei Reichelt leider kaum Bistabile Relais. Allerdings scheint 
der Arbeitsbereich U_N (0,73*12V bis 1,75*12V) zu passen und das Ding 
innerhalb von 11,8V bis 16,8V Akkuspannung noch zu funktionieren.
Wie das Teil jetzt aber ansteuern? Laut Wikipedia unterscheidet man bei 
Bistabilen Relais zwischen Stromstoßrelais (Jeder Stromimpuls schaltet 
um. Kann man sich das wie ein Monoflop vorstellen?) und Haftrelais (Zum 
Abschalten braucht es einen Stromstoß in entgegengesetzter Richtung).
Laut Datasheet Seite 7 kann man Spannungsstöße auf "Ein" und "Aus" 
geben. Allderings ist mir die Verschaltung nicht klar - gibt es doch nur 
2 Relais-Anschlüsse. Ist das also ein Haftrelais oder ein 
Stromstoßrelais? Einfach mal ausprobieren?
Und wie lässt sich das dann am sinnvollsten in meine Schaltung 
integrieren?
Die Stromstöße sollen mindestens 20ms dauern. Muss also über die vollen 
20ms der "Bemessungsstrom" fließen können?
Dann also - je nachdem, wie die Schaltung im speziellen aussehen wird - 
einen (bipolar?) Elko in Reihe schalten, der den Strom nach gut 20ms 
bremst und somit die Spannung vom Relais nimmt? C = 50ms/220 Ohm ~ 220µF
Oder lässt sich der Kondensator vielleicht irgendwo geschickter 
positionieren?
--> Verlustleistung im Betrieb: µA-Bereich
--> Verlustleistung ohne Last: µA-Bereich
Wär natürlich schon optimal =)
Schwierig wird es nur, anstelle der "Zustandswechsel" am Ausgang des 
OPVs einen "Impuls" ausführen zu lassen.


Fall2 (Notlösung)
normales Relais:
So lange die Schaltung Strom in den Verbraucher fließen lässt, ist der 
Ausgang des OPVs auf 0V, oder?
Also müsste man das Relais zwischen Ausgang und Akku-Pluspol schalten.
http://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=79418;PROVID=2402
Dieses nicht-stabile-Relais benötigt im schlimmsten Fall Umax/Ri = 
16,8V/660Ohm = 26mA. Das liefert der extra sparsame LT1495 OPV leider 
nicht, weswegen das Relais durch einen Transistor gesteuert werden muss? 
Welcher Reichelt-Transistor kommt da in Frage? Irgendein günstiges 
Standardding tut's sicher, nur ist die Sucherei mühsam. Was nehmt ihr 
üblicherweise?
--> Verlustleistung im Betrieb: 660Ohm * (26mA)^2 + 0,7V * 26mA = 464mW
--> Verlustleistung ohne Last: µA-Bereich
ist das realistisch, oder ist der Gewinn im Endeffekt noch geringer, so 
dass ich mir die Arbeit sparen kann?


Bleiben noch einen Grundsatzfragen, die ich zu Relais noch habe:
- Braucht ein Relais einen Vorwiderstand? Weil wenn ich eine Spule ohne 
Vorwiderstand an eine Spannungsquelle gebe, steigt der Strom immer 
weiter an. Oder ist das über den "Innenwiderstand" geregelt?
- Laut Wiki ist eine Freilaufdiode sinnvoll. Immer?
Und, weil es sonst Verschleißerescheinungen gibt, wird zusätzlich eine 
Zenerdiode eingebaut. Schonmal was davon gehört? Wie dimensionier ich 
die? Oder geht es da nur um die Schaltgeschwindigkeit?
- Was bedeutet der Zusatz "sensitiv" im Datenblatt?

[Alexander S. (esko)]

Du entnimmst dem Akku 6A*15V=90W und willst 0,7W an der 
Sicherheitsschaltung sparen?
Das sind weniger als ein Prozent.
Wenn, dann spare an der großen Last.