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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Induktive Last - Entladevorgang beschleuinigen


Autor: Viktor (Gast)
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Hallo,

Ich habe eine induktive Last, die mittels Mosfet ein und ausgeschaltet 
wird. Der Strom ist dabei durch ein Labornetzteil auf 500mA begrenzt.

Die Last hat eine Induktivität von etwa 1H bei 50Ohm Serienwiderstand.

Der Ladevorgang dauert etwa 60ms, was der 3Tau Regel entspricht.
Der Entladevorgang allerdings dauert ca 100ms.

Warum dauert das so lange? Erwartet hätte ich hier ebenfalls die 60ms.

Entladen wird die Induktivität nur über eine Freilaufdiode, was 
vermutlich das Problem ist?

Wie kann man das beschleunigen?

Viktor

P.S: Bin eigentlich Softwerker :)

Autor: Juergen G. (jup)
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Schnellere Diode.

Irgendwas in der Art BYV-[irgendwas], ist zwar ueberdimensioniert, mir 
faellt aber im Moment keine kleiner ein.

Ju

Autor: Harald Hermenau (mirona)
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Hallo,

Jürgen schrieb:
"Schnellere Diode"
Das ist Quatsch. Eine schnellere Diode bringt garnichts!

Es gibt eigentlich keine 3Tau Regel. Die Aufladung/Entladung eines L 
oder C ist nach 5Tau abgeschlossen. Unter 1% des Anfangswertes. Bei 3Tau 
bleiben noch etwa 5% Rest.
Dann, wie hast Du die Zeit für die Aufladung und Entladung gemessen bzw. 
erkannt?
Um eine Induktivität schnell zu entladen (blödes Wort! richtiger "zu 
entmagnetisieren"; Kondensatoren entlädt man) muß man die Spannung 
erhöhen. D.h. anstelle einer einfachen Freilaufdiode einen Widerstand 
dazu in Reihe, oder eine Z-Diode in Reihe. Dabei aber darauf achten, daß 
die Spannung uber der Induktivität plus der Betriebsspannung die 
zulässige Spannung des schaltenden Elementes, meistens ein Transistor, 
nicht überschreitet.

Tschüß

Autor: Volker Zabe (vza)
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Juergen G. schrieb:
> Schnellere Diode.

Das hilft nichts. Du musst die Energie in Wärme umwandeln. Als in reihe 
mit der Freilaufdiode einen Widerstand setzen. Genauso groß wie der 
ohmsche Widerstand deiner Spule.

p.s. War zu langsamm

Autor: Klaus Falser (kfalser)
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Volker Zabe schrieb:
> Du musst die Energie in Wärme umwandeln. Als in reihe
> mit der Freilaufdiode einen Widerstand setzen. Genauso groß wie der
> ohmsche Widerstand deiner Spule.

Die Energie wird in jedem Fall in Wärme umgesetzt, halt am inneren 
Widerstand.
Das Problem ist die Spulengleichung :
U = L*di/dt

Wenn die Spule durch die Diode "kurzgeschlossen" wird, also nur 0.6 V an 
der Spule anliegen, dann ist die Änderung des Spulenstroms über die Zeit 
nur klein.
Schaltet man eine Zener-Diode anstelle eine normalen Diode parallel, 
dann ist die Spannung an der Spule größer, und di/dt ebenfalls.
Aber damit bekommt man auch einen größeren Leistungsabfall an der 
Zenerdiode, diese muss entsprechend dimensioniert sein und den 
Spulenstrom (500 mA ??) zumindest kurzfristig aushalten.
Außerdem steigt die Spannung am Schalttransistor auf U Versorgung + U 
Zener, wie Harald schon geschrieben hat.

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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Klaus Falser schrieb:
> Schaltet man eine Zener-Diode anstelle eine normalen Diode parallel,
> dann ist die Spannung an der Spule größer, und di/dt ebenfalls.

hihi, und wenn der Spulenwiderstand*Spulenstrom größer als 0,6V sind, 
und wenn die Diode "richtig" herum drinnen ist, leitet die Zenerdiode in 
Durchlassrichtung und raucht ab.
Also Diode mit "hoher" Sperrspannung und Zener zusätzlich.

Autor: Klaus Falser (kfalser)
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Thomas Klima schrieb:
> Klaus Falser schrieb:
>> Schaltet man eine Zener-Diode anstelle eine normalen Diode parallel,
>> dann ist die Spannung an der Spule größer, und di/dt ebenfalls.
>
> hihi, und wenn der Spulenwiderstand*Spulenstrom größer als 0,6V sind,
> und wenn die Diode "richtig" herum drinnen ist, leitet die Zenerdiode in
> Durchlassrichtung und raucht ab.
> Also Diode mit "hoher" Sperrspannung und Zener zusätzlich.

Stimmt, da hast Du recht, habe ich auf die schnelle übersehen.

Autor: Juergen G. (jup)
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Ich weiss nicht ob die Ausfuehrungen dem Poster geholfen haben,
mir aber schon.

Bin schon eine Weile mit Induktiven Lasten am kaempfen und hier kamen 
ein paar entscheidende Tips die mir weiterhelfen.

Somit ein Dank meinerseits an alle Antworter.

Ju

Autor: Thomas Klima (rlyeh_drifter) Benutzerseite
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Das Verhalten seiner Schaltung kann aber nur daher kommen, dass die 
Diode parallel zur Spule geschaltet ist.
Läge er die Diode über Widerstand UND Spule ists schon wieder gut, oder 
er gibt eben eine Zener dazu.

Autor: Frank (Gast)
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Hi,

die Lösung sollte hier "Active Clamping" sein. Einfach von Drain mittels 
Z-Diode in Sperrichtung über normale Diode in Durchlassrichtung ans Gate 
vom Mosfet (Reihenwiderstand am Gate nicht vergessen, sonst krachts mit 
dem Gatetreiber beim Clampen ...). Z-Diodenspannung so wählen, dass 
Ugs-Threshold + 0,6V + Z-Spannung min. 5V kleiner sind als max. 
Sperrspannung des Mosfet. Damit erreichst Du die maximal kurze 
Abstromzeit und zusätzlich geht die Verlustleistung dabei nicht in eine 
schlecht kühlbare Z-Diode, sondern in den hoffentlich gut gekühlten 
Mosfet.


Gruss
Frank

Autor: Viktor (Gast)
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Hallo,

Wie ist beim active Clamping dann der Stromkreis?
Das ist mir noch nicht ganz klar.
Was bewirkt also die Clamping-Schaltung?

Viktor

Autor: Frank (Gast)
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der Stromkreis ist wie folgt:

- Versorgung +
- Induktivität
- Mosfet im Linearbetrieb/einfache Spannungsregelung (durch 
Clampschaltung)
- Masse

und wieder zur Batterie ...

Ist z.B. eine übliche Schaltung/Vorgehensweise bei Einspritzventilen im 
Kfz, da hier das max. schnelle Schliessen unbedingt erreicht werden 
muss. Ausserdem ist diese Prinzip in nahezu allen smarten Mosfets schon 
integriert. Einfach mal z.B. BTS141 von Infineon nachschlagen.

Z-Dioden- oder Transildiodenlösungen haben immer das Problem der 
schlechten Wärmeanbindung, die dann bei hohen Schaltfrequenzen mit 
grossem Duty meist die Dioden zerschiesst. Der Mos ist meistens ja 
sowieso schon sehr gut angebunden und damit ideal dafür.

Hoffe ich konnte helfen
Frank

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