Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik formeln für freilaufdioden


von Daniel M. (erfolgstyp)


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hallo

ich suche seit gut zwei stunden danach wie man freilaufdioden richtig 
dimensioniert und das auch berechnet bisher hab ich aber noch keine 
vernünftigen formlen gefunden.

klar ist
1.die sperrspannung der diode muss mindestens der betriebsspannung der 
induktivität entsprechen (+ min. 20% reserve)

und recht viel mehr kann man nicht finden außer der aussage "der 
diodenstrom muss nicht ganz so hoch sein wie der betriebsstrom"

aber was heist nicht ganz so hoch??
man muss das doch in abhängigkeit der schalthäufigkeit berechnen können 
oder?

bei angaben auf welche zeiten man achten muss gehen die meinungen recht 
weit auseinander ich hab jetz mal rausgelesen dass man auf die 
schaltgeschwindigkeit und die freiwerdezeit achten muss aber auch dafür 
find ich keine formeln.

kann mir bitte jemand erklären worauf bei der auswahl der richtigen 
freilaufdiode noch geachtet werden muss und vorallem wie man diese 
punkte berechnet.

danke schonmal

: Verschoben durch Admin
von oszi40 (Gast)


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1. Erfolgstyp, Deine Shifttaste klemmt.

2. Pi mal Daumen muß eine Freilaufdiode mindestens so viel Energie 
vertragen, wie die Spule liefert. Da manches Relais im Sekundentakt und 
andere nur 1x im Jahr schalten, kann die Dimensionierung durchaus 
verschieden sein, da die Diode mehr Zeit zum Abkühlen hat.

3. Weil die Summe aller Übel immer gleich ist, lautet meine 
Daumen-Formel: Soviel Strom, wie durch die Spule fließen kann, sollte 
auch die Diode vertragen.

4. http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern

von Falk B. (falk)


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@  Daniel Münzi (erfolgstyp)

>ich suche seit gut zwei stunden danach wie man freilaufdioden richtig
>dimensioniert und das auch berechnet

Freilaufdioden wofür? Einfache Relais, die bstenfalls mit eine paar 
Hertz schalten oder PWM an Relais, Hibmagneten oder Motoren.

> bisher hab ich aber noch keine
>vernünftigen formlen gefunden.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern#Freilaufdiode

>diodenstrom muss nicht ganz so hoch sein wie der betriebsstrom"

>aber was heist nicht ganz so hoch??
>man muss das doch in abhängigkeit der schalthäufigkeit berechnen können
>oder?

Ja.

Bei einem Relais kann man, wenn man es sportlich mag, für 1A Relaisstrom 
vielleicht eine 200mA Diode nehmen, die vertragen den kurzen Strompuls, 
da er nicht sehr häuftig auftritt. Wer es solide mag, nimmt eine Diode 
mit 1A Nennstrom. Alles easy.

Bei PWM muss man das machen, ausserdem muss man die Dioden meist gut 
kühlen, denn hier gibt es meist deutlich größere Verluste, weil der 
Strom deutlich länger durch die Diode fließt.

MFG
Falk

von Daniel M. (erfolgstyp)


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danke erstmal
den link hab ich schon gelesen da steht auch nur drin wofür die 
freilaufdiode da ist und das mit der spannung.

in meinem ersten post fragte ich ja nach einer formel in der die 
schalthäufigkeit berücksichtigt ist(also z.b. relais oder pwm) .
eure antworten konnte ich so auch 100fach im internet finden aber ich 
hätte gern formeln dafür.

den strom würde ich sicherheitshalber auch so hoch wählen wie der 
betriebsstrom der indukivität ist mir geht es hier hauptsächlich um die 
zu beachtenden zeiten und deren berechnung.

von oszi40 (Gast)


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Ob das glücklicher macht: iL=L*integral(vL*dt) (annahme iL(0)=0)

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ok wenn du mir die formel noch ein bisschen erklären könntest wäre ich 
sicher ein stück glücklicher

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Wie Falk schon geschrieben hat, kann man bei "seltenen" Schaltvorgängen
(bei denen die Diode jedesmal genügend Zeit zum Abkühlen hat) die Diode
so auslegen, dass ihr Spitzenstrom dem Spulenstrom plus etwas Reserve
entspricht. Man muss sich allerdings darüber im Klaren sein, was mit
"Spitzenstrom" gemeint ist: Meistens wird er für die Dauer einer
Sinushalbwelle bei 50Hz oder 60Hz angegeben. Bei einer dicken Spule
klingt der Strom u.U. so langsam ab (anfangs mit dI/dt=-U/L), dass diese
Zeit überschritten wird. Dann muss man, um sicher zu gehen, auf den
Dauerstrom dimensionieren.

Bei PWM-Anwendungen muss man überlegen, wie der zeitliche Stromverlauf
durch die Spule aussieht. Im schlechtesten Fall, nämlich bei hoher
Frequenz und großer Induktivität, kann man den Spulenstrom bei einem
gegebenen Tastverhältnis als konstant annehmen. Bei rein induktiver Last
entsteht in der Diode bei einem Tastverhältnis von knapp unter 1 der
größte Spitzenstrom, bei einem Tastverhältnis von 0,5 der größte
mittlere Strom. Im zweiten Fall fließt in der Hälfte der Zeit etwa die
Hälfte des Maximalstroms (der Strom beim Tastverhältnis 1). Der mittlere
Diodenstrom beträgt also 1/4 des Maximalstroms.

Folglich sollte bei PWM-Anwendungen die Diode so ausgelegt werden, dass
ihr Spitzenstrom dem Maximalstrom und der Dauerstrom 1/4 davon
entspricht (jeweils plus Reserve). Da bei den meisten Dioden der
Spitzenstrom mehr als das Vierfache des Dauerstroms beträgt, ist der
Dauerstrom der begrenzende Faktor.

Bei sehr hohen Frequenzen muss man evtl. noch die Schaltzeiten der Diode
berücksichtigen, da diese zu zusätzlicher Verlustleistung führen.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ab welcher frequenz muss man denn ca. die schaltzeiten beachten und in 
welcher größenordnung sollten die sein?

von Art Ickel aus W. (Gast)


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Ich hatte das mal berechnet. Ich meine, der mittlere Strom der Diode 
hatte bei 50% PWM mit genau halbem Spulenstrom sein Maximum.

Kann auch sein, dass es etwas weniger als 50% waren. Entweder der Strom 
im Elko, oder der Diodenstrom war nur ca. 30%.

jedenfalls im Mittel nie mehr als 50%.

Art

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Daniel Münzi schrieb:
> ab welcher frequenz muss man denn ca. die schaltzeiten beachten und in
> welcher größenordnung sollten die sein?

Am besten versucht man, die Diodenschaltzeiten deutlich unterhalb von 1%
der PWM-Periodendauer zu halten, dann haben sie keinen nennenswerten
Einfluss mehr. Bis etwa 100 KHz erreicht man das problemlos mit "Ultra-
fast"-PN-Typen, diese haben meist eine Sperrverzugszeit von deutlich
unter 100ns. Ist die Spannung nicht zu hoch, nimmt man besser Schottky-
Dioden, die praktisch keine Sperrverzugszeit (lediglich eine Sperr-
schichtkapazität) haben und deswegen meist auch noch gut im MHz-Bereich
funktionieren.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ok ich fass das nochmal kurz zusammen

1.Die spannung die die diode aushält muss mindestens so hoch sein wie 
die betriebsspannung der induktivität

2.Die diode sollte auch den betriebsstrom der indukivität aushalten (bei 
seltenem schalten z.b. relais) kann der strom auch niedriger sein

3.Die schaltzeiten sollten ca. 1% der pwm frequenz betragen

hab ich das soweit richtig verstanden?
die einzige zeitangabe die ich im datenblatt der byv27/200 gefunden hab 
ist Trr ist die mit dem 1% gemeint?

danke für eure hilfe

von Falk B. (falk)


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@  Daniel Münzi (erfolgstyp)

>3.Die schaltzeiten sollten ca. 1% der pwm frequenz betragen

Die Schaltzeit (Trr) sollte maximal! 1% der Periodendauer der PWM 
betragen.

>die einzige zeitangabe die ich im datenblatt der byv27/200 gefunden hab
>ist Trr ist die mit dem 1% gemeint?

Ja.

MFG
Falk

von MaWin (Gast)


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Wenn es um mehr geht als ein gelegentlich geschaltetes Relais,
sondern um Schaltnetzteile, Step-Up Wandler oder Schrittmotortreiber:

http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN849.pdf

Da steht mehr zum Thema drin, als du verkraftest :-)

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ok ich glaub ich habs soweit verstanden danke euch allen

von Kurzschlussmanager (Gast)


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Unter Flyback Diode findet sich so einiges, u.a. 
http://en.wikipedia.org/wiki/Flyback_diode.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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Hallo Kurzschlußheini!
Der Thread endete vor zweieinhalb Jahren mit dem Dank des 
Threaderöffners für die Hilfe.
Und heute kommst Du mit einem hingeschissenen Link; meinst Du wirklich, 
daß "erfolgstyp" den jetzt noch braucht/liest?

von Thomas S. (thom45)


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Falk Brunner schrieb:

> Bei einem Relais kann man, wenn man es sportlich mag, für 1A Relaisstrom
> vielleicht eine 200mA Diode nehmen, die vertragen den kurzen Strompuls,
> da er nicht sehr häuftig auftritt. Wer es solide mag, nimmt eine Diode
> mit 1A Nennstrom. Alles easy.

Ein Relais mit einem Spulenstrom von 1A, wo gibt es das? Bei 12V wären 
das ja schon 12 W. Ein so richtiger Schaltschütze...

Nur so ganz wundern würde es mich nicht, wenn es solche Haudegen-Relais 
in der Autoelektrik gibt. :-)

> Bei PWM muss man das machen, ausserdem muss man die Dioden meist gut
> kühlen, denn hier gibt es meist deutlich größere Verluste, weil der
> Strom deutlich länger durch die Diode fließt.

Und diese Dioden sollten auch schnell sein. Da empfiehlt sich nicht 
selten eine Schotten-Diode einzusetzen, wie z.B. hier:

"Der 555-CMOS-Timer als Impulsbreitenmodulator
zur Steuerung eines kleinen DC-Ventilators"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/pwm555.htm
Schaltung, siehe Bild 4.

Gruss
Thomas

: Bearbeitet durch User
von ASoADepp (Gast)


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Dirk J. schrieb:
> Hallo Kurzschlußheini!
> Der Thread endete vor zweieinhalb Jahren mit dem Dank des
> Threaderöffners für die Hilfe.
> Und heute kommst Du mit einem hingeschissenen Link; meinst Du wirklich,
> daß "erfolgstyp" den jetzt noch braucht/liest?

Und du willst besser sein? Die derzeit gültigen Regeln der neuen 
deutschen Rechtschreibung gibt es seit 1996. Das sind 7 Jahre. Seidem 
schreibt man "dass". Du willst aktueller sein

von Reinhard Kern (Gast)


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oszi40 schrieb:
> Pi mal Daumen muß eine Freilaufdiode mindestens so viel Energie
> vertragen, wie die Spule liefert.

Nein, muss sie nicht. Die Spulenenergie wird nur zum Teil in der Diode 
vernichtet, zum (meist grösseren) Teil im ohmschen Widerstand der 
Spulenwicklung.

Gruss Reinhard

von Dirk J. (dirk-cebu)


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ASoADepp schrieb:

> Und du willst besser sein? Die derzeit gültigen Regeln der neuen
> deutschen Rechtschreibung gibt es seit 1996. Das sind 7 Jahre. Seidem
> schreibt man "dass". Du willst aktueller sein

Das heißt nicht "Seidem", sondern "Seitdem"! Bitte einmal Nase fassen!
Ich habe die deutsche Rechtschreibung in den 50ern gelernt und werde 
nicht jeden Quatsch mitmachen.
Zu Deinem Namen: Omen est nomen ;)

von spontan (Gast)


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ASoADepp schrieb:

>Und du willst besser sein? Die derzeit gültigen Regeln der neuen
>deutschen Rechtschreibung gibt es seit 1996. Das sind 7 Jahre.

Das galt mal im Jahr 2003, aber das ist ja inzwischen auch schon vorbei, 
wie der ganze Thread nicht so richtig aktuell ist.

von oszi40 (Gast)


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Datum+Rechtschreibung änderte sich seit Goethe, Physik bleibt.

Kurz:
1.Die Diode sollte das aushalten was die Spule liefert.
2.Die schönste Formel nützt nix, wenn diese Diode durch mechanische 
Resonanzen vorher abbricht.

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