www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik FET und Relais Diode notwendig?


Autor: Kim Schmidt (corado)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
wenn ich mit einem IRL3803 FET ein KFZ Relais ansteuere, wird dann 
dennoch eien Diode benötigt oder reicht die vom FET völlig aus?
Es wird nur selten geschaltet, kein Interval oder sowas

: Verschoben durch Admin
Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kim Schmidt schrieb:
> oder reicht die vom FET völlig aus?
Die reicht nicht, weil sie am vollkommen falschen Platz und in der 
falschen Richtung eingebaut ist.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie viel Strom soll den fließen?
Ein 6mohm Fet für ein einzelnes Relai ist etwas übertrieben.

Normalerweise sollte beim sperren des Fets die Z-Diode des Mosfets 
leitend werden. Hierbei wird fast die gesammte Energie im Magnetfeld im 
Mosfet in Wärme umgewandelt.

E=0,5*I²*L

Das Problem wird sein, wenn du die Spannungsversorgung ausschaltest 
wärend Strom durch die Spule fließt. Denn dann kannst du dir die 
Spannungsversorgung zerstören --> Besser eine 2te Diode vorsehen.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> wird dann dennoch eien Diode benötigt

JA

> die Z-Diode des Mosfets

Welche Z-Diode ? Noch nicht wach um 13:02 ?
Ach nö, Redegle-Troll.

Autor: Kim Schmidt (corado)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
und das würde bedeuten?
Das es reicht? Oder wie vom Vorposter geschrieben, nicht reicht..
Ich nehme den IRl weil der sowieso merhfach auf der Paltine ist und bei 
einer Kleinserie einfacher ist als 20 verscheidene Bauteile auf LAger 
haben zu müssen.
Und die Diode soll natürlich wegbleiben um Lötarbeit zu sparen

Autor: H.Joachim Seifert (crazyhorse)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt natürlich auch Alternativen zur üblichen Diode.
-RC-Schaltungen, wird kaum noch gemacht
-Varistor oder Z-Diode parallel zum Mosfet

Wichtig ist, dass die zulässige Sperrspannung auch nicht kurzfristig 
überschritten wird.
Die Varistor- oder Z-Diodenlösung hat den Charme, dass alles auf der 
Platine sein kann, selbst wenn die zu schaltende Spannung gar nicht auf 
der Platine liegt (die Freilaufdiode muss ja vom Ausgang nach +12V 
liegen). Bei dir wird das kein Vorteil sein, die 12V werden ja vorhanden 
sein. Aber es gibt auch reichlich Fälle, wo das nicht selbstverständlich 
so ist.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> wird dann dennoch eien Diode benötigt

>JA

>> die Z-Diode des Mosfets

>Welche Z-Diode ? Noch nicht wach um 13:02 ?
>Ach nö, Redegle-Troll.

Hab heute Morgen ne Klausur geschrieben also eigendlich schon Müde um 
die Zeit.

Aber zurück zum Thema.
Ich meine die parasitäre Z-Diode aus dem Datenblatt!
Siehe Bild.

Wenn du nen Tietze und Schenk zur Hand hast.
13. Auflage S.194 "3.1.5.1.2 Drain-Source-Durchbruch" ist es nochmal 
beschrieben.

Zitat:Abbildung 3.18a zeigt den Durchbruch im Ausgangskennliniefeld 
eines Leistungs-Mosfets; er setzt vor allem bei größeren Strömen langsam 
ein und ist reversibel, solange der Strom begrenzt wird und keine 
Überhitzung auftritt.

Autor: Joachim K. (minifloat)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm doch ein Relais, was die Diode schon integriert hat.
Dann sparst du auch die Lötarbeit.

Andererseits muss die Diode ja direkt an die Spulenanschlüsse. D.h. wenn 
man es schafft, dass die Löt-Pads von Spule und Diode ineinander 
übergehen, dann hast du auch gesamt nur 2 Lötstellen. Bei einer 
SMD-Diode kannst du das natürlich vergessen.

Pass auf, dass du beim Abschalten die Diode nicht überlastest. Die Spule 
will den Strom aufrechterhalten, also fließt kurz nach dem 
Abschaltmoment der Spulenstrom in voller Größe über die Diode. Die 
wiederrum muss entsprechend dimensioniert werden. Die Diode kann 
darüberhinaus mit einem Serienwiderstand entlastet werden, was aber 
deinem Vorhaben entgegen steht.
mfg mf

Autor: Joachim K. (minifloat)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@redegle: Willkommen im Club der Prüflinge. Systemtheorie und Digitale 
Signalverarbeitung war es heute bei mir.

Wie man eine Spule mit Anfangsstrom in eine anfangs stromlose Spule mit 
parallelgeschalteter Stromquelle ersetzt(Laplacebereich, 
Ersatzschaltbild), weiß ich spätestens jetzt :)

mfg mf

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Mini Float

Ah super noch ein Student.
Habe heute Transformationen geschrieben ist ähnlich wie Systemtheorie.
Morgen kommt Mikrocomputertechnik und dann Freitag Elektronik.

>Wie man eine Spule mit Anfangsstrom in eine anfangs stromlose Spule mit
>parallelgeschalteter Stromquelle ersetzt(Laplacebereich,
>Ersatzschaltbild), weiß ich spätestens jetzt :)

Ich musste das Gegenstück für den Kondensator machen!
Gegeben war eine Gleichspannungsquelle an einem Netzwerk (RLC...) zum 
Zeitpunkt t=0 wird ein Schalter mitten im Netzwerk geschlossen. Zu 
berechnen war die Zeitfunktion f(t) des Stromes in einer Spule.
War aber zum Glück ganz easy. Einfach alle Komponenten mit 
Anfangsbedingung in den Laplace-Bereich umrechnen und dann ganz normal 
ausrechnen.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Ich meine die parasitäre Z-Diode aus dem Datenblatt!
> Siehe Bild.

Dort ist eine Schottky-Diode dargestellt.

> Hab heute Morgen ne Klausur geschrieben

9. Klasse ?

Autor: Johannes (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Aber zurück zum Thema.
> Ich meine die parasitäre Z-Diode aus dem Datenblatt!
> Siehe Bild.

Das ist die normale Body-Diode, die wird eigentlich nicht als Z-Diode 
bezeichnet.

Die hat eine bestimmte Durchbruchspannung, bei der sie sich wie eine 
Z-Diode verhält. Aber ich würde mich nicht darauf verlassen, ob das 
tatsächlich reversiebel ist; zumindest nicht bei allen MOSFETs.

Und die darf auf keinen Fall als Ersatz für einen Freilaufdiode bei 
einer Relais-Ansteuerung verwendet werden. Die ist maximal dafür 
geeignet, um die Induktivität einer etwas längeren Leitung zu 
entmagnetisieren (Bereich einige 10 nH).

Manchmal gibt es im Datenblatt eine Angabe zur "Avalange Energy", damit 
könnte man das berechnen. Aber für eine Relais-Spule wird es nicht 
funktionieren.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>> Hab heute Morgen ne Klausur geschrieben

>9. Klasse ?

Warum eigendlich so herablassend?
Habe ich dir irgendetwas getan was dein Verhalten rechtfertigt?

>Das ist die normale Body-Diode, die wird eigentlich nicht als Z-Diode
>bezeichnet.

Danke für den Hinweis, ich wusste zwar das es sich hierbei um die 
Body-Diode dachte jedoch bis jetzt, dass das Verhalten gleich dem einer 
Z-Diode ist.

>Aber ich würde mich nicht darauf verlassen, ob das
>tatsächlich reversiebel ist; zumindest nicht bei allen MOSFETs.

Hast du hierzu irgendwelche Informationsquellen?
Die einzigen Datenblätter mit einem solchen Hinweis fand ich bei 
Hochspannungsmosfet wie z.B. dem IRFP4242PbF
Dort steht folgendes:
VDS min 300 V
VDS (Avalanche) typ. 360 V

Also Zerstörung bei 300V Avalanche bei 360V.
Bei Mosfets mit einer kleinen Spannungsfestigkeit ist es eigendlich 
immer so, dass der Avalancheffekt eintritt, bevor eine gefährliche 
Spannung anliegt.

>Manchmal gibt es im Datenblatt eine Angabe zur "Avalange Energy", damit
>könnte man das berechnen. Aber für eine Relais-Spule wird es nicht
>funktionieren.

Deswegen mein Hinweis:

>Hierbei wird fast die gesammte Energie im Magnetfeld im
>Mosfet in Wärme umgewandelt.
>E=0,5*I²*L

Beim IRL3803 könnte er bei den geringen Strömen eines Relais ohne 
Probleme ein Joul verheizen.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
A. R. schrieb:
> Hast du hierzu irgendwelche Informationsquellen?
Es ist ganz einfach so: wenn was nicht im Datenblatt steht, hat der 
Hersteller bei diesem Parameter alle Freiheiten.
> Bei Mosfets mit einer kleinen Spannungsfestigkeit ist es eigendlich
> immer so...
Und wenn da die Diode nicht näher spezifiziert ist, dann bist du selber 
schuld, wenn du dich auf Erfahrungswerte verlässt und dein Design heute 
geht und morgen nicht mehr...

Autor: ArnoR (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
A. R. schrieb:
> VDS min 300 V
> VDS (Avalanche) typ. 360 V
> Also Zerstörung bei 300V Avalanche bei 360V.

Unsinn. Wie soll der Avalanceeffekt noch zur Wirkung kommen, wenn schon 
lange vorher der Fet zerstört ist? Bis VDSmin passier gar nichts.

> Bei Mosfets mit einer kleinen Spannungsfestigkeit ist es eigendlich
> immer so, dass der Avalancheffekt eintritt, bevor eine gefährliche
> Spannung anliegt.

Der Avalacheeffekt ist der Vds-Durchbruch eine hörere Spannung kann 
nicht auftreten.

Autor: A. R. (redegle)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>A. R. schrieb:
>> VDS min 300 V
>> VDS (Avalanche) typ. 360 V
>> Also Zerstörung bei 300V Avalanche bei 360V.

>Unsinn. Wie soll der Avalanceeffekt noch zur Wirkung kommen, wenn schon
>lange vorher der Fet zerstört ist?

Gar nicht! Genau darum ging es.
Der Avalancheeffekt tritt bei 360V auf. Der Hersteller garantiert aber 
nur eine Spannungsfestigkeit von 300V.

--> Bei UDS = 330V kann den Fet zerstören ohne, dass ein 
Avalanchdurchbruch auftritt.

Bei Mosfets mit nierigeren Spannungen tritt der Avalanchdurchbruch ein, 
bevor das Bauteil Zerstört wird.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Der Avalacheeffekt ist der Vds-Durchbruch eine hörere
> Spannung kann nicht auftreten.

Jeder Transistor und jede Diode bricht ab einer bestimmten Spannung
mit Avalanche durch, eine Z-Diode ist ja auch bloss eine Halbleiterdode.

Die Frage ist, ob er dabei dauerhaft kaputt geht.

Die Z-Diode hat einen maximalen Strom im Datenblatt, der 
Avalanche-Transistor eine maximale Energie, so auch dieser MOSFET, und 
einen maximalen Strom.

Unterhalb derer sollten sie zumindest nicht kaputt gehen.

Der IRL3803 ist halt so spezifiziert, daß er bis 30V garantiert nicht 
durchbricht. Im Gegensatz zum IRFP4242 finde ich trotz "fully avalanche 
rated" keine Angabe, wann er denn so üblicherweise durchbricht, das kann 
dann wohl so ab 30V bis beliebig Volt gehen, ausser daß der Strom dabei 
71A nicht überschreiten darf (in Vorwärtsrichtung hält sie 140A 
dauerhaft und 470A Impuls aus), und die Energie einmalig 0.61J (bzw. 
0.02J wiederholt).

Wie man an Figure 12c sieht, darf bei heissem Transistor quasi gar keine 
Energie mehr beim Durchbruch verbraten werden, eine zu hohe 
Avalanche-Energie schmilzt also wohl den Kristall.

Jeder Transistor verhält sich so. Auch einfache NPN Transistoren wie 
BC547 brechen bei zu hoher Spannung durch und könnten an kleinen Relais 
ohne Freilaufdiode verwendet werden, bei ihnen kann es den interessanten 
Effekt geben, daß sie sich wie ein Thyristor verhalten und trotz 
abschalten an bleiben weil der Avalanche-Strom in die Basis fliesst. Es 
ist halt keine gute Idee, Bauteile über ihre Grenzen hinaus zu 
verwenden.

Autor: Dirk J. (dirk-cebu)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kim Schmidt schrieb:
> Es wird nur selten geschaltet, kein Interval oder sowas

Mit etwas Pech reicht schon einmal schalten. Ich brauche in meinem Auto 
keine Bremse, weil ich nicht so oft fahre...

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Heutige Mosfets für Schaltanwendungen haben eigentlich gar kein Udsmax 
mehr in den max. Ratings in dem Sinne.
Der IRL3803 mag zwar bis 30V spezifiziert sein, dies ist aber nicht 
unbedingt sein maximum. Stattdessen wird dessen realer Udsmax durch den 
Eintritt des Avalanchebereiches beschränkt. Allerdings wird wohl 
üblicherweise nicht definiert, ab wann er durchgeht. Stattdessen werden 
Avalanche-Werte wie Strom, Energie definiert.
"Früher" dagegen kannten die Datenblätter keinen Avalanchebetrieb - da 
wurde einfach Udsmax definiert, und gut. Aber auch bei solchen Mosis 
kann man den Avalamnchebetrieb nutzen - man bewegt sich nur auf nicht 
definiertem und nicht garantiertem Territorium. Also eigenes Risiko.

Wenn also die in der Relaisspule gespeicherte Energie unterhalb der 
spezifizierten Avalancheenergie liegt, kann man eigentlich ungestraft 
die Freilaufdiode weglassen (aus Sicht des Mosfets). Damit hat redegle 
erstmal grundsätzlich recht.
Es ist aber nicht eine Z-Diode, die da für den Durchbruch sorgt, sondern 
es ist eher der Kanal des Mosis, der da plötzlich leitfähig wird.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Übrigens heißt wird der englischsprachige Lawinendurchbruch "Avalanche" 
geschrieben.
http://en.wikipedia.org/wiki/Avalanche_breakdown.

Eine Diode ist so klein und so günstig. Wie kann man nur Lebenszeit 
verschwenden überhaupt die Eingangsfrage zu fragen ;-)

Autor: Jens G. (jensig)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Simon K. (simon) Benutzerseite

>Übrigens heißt wird der englischsprachige Lawinendurchbruch "Avalanche"
>geschrieben.

Wieso - habe ich das falsch geschrieben?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nönö. Aber hier sind im Laufe des Threads so einige Schreibweisen 
aufgetreten ;-)

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.