Hi, ich nutze einen Power Mosfet IRL3803 als Lowside-Switch an einer Relaisespule (KFZ Relais, 12V). I.d.r. wird die Spule über D+ der Lima geschaltet und der Mosfet ist durchgeschaltet. Der Mosfet sperrt das Relais nur sehr selten (in einem bestimmten Fehlerfall) Ich habe bisher keine Freilaufdiode oder Snubber zum Schutz im Einsatz. Am Oszi habe ich nun die Spannung zwischen Spulenausgang und Drain zum Ausschaltzeitpunkt des Mosfets gemessen. Spannungsspitze von ca. 37V (siehe Anhang) Denkt ihr es ist eine Freilaufdiode oder Snubberschaltung notwendig oder hat der Mosfet mit der Spannungsspitze keine Probleme? Laut Datenblatt "Fully Avalanche Rated" V(BR)DSS: 30V Id: 140A Single Pulse Avalanche Engery: 610mJ Repetitive Avalanche Energy: 20mJ Leider habe ich keine Daten über die Spule. Gemessen: 12V, ~150mA -> 80Ohm Energie?? Mit dem Spulenstrom ist der Mosfet stark unterfordert Durch die gemessene Spannungsspitze von 37V kommt es aber vermutlich kurz zum Durchbruch. Wenn ich das Datenblatt richtig verstehe macht das dem Mosfet aber nichts, richtig?
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Bau eine Freilaufdiode ein... mit deinem Messaufbau wirst du höchstwahrscheinlich nicht die induzierte Spannung korrekt messen... Interessant ist im übrigen nicht die Spannung am Gate sondern über Drain/Source bzw. über dem Relais..
das Oszi zeigt die Spannung über die Drain-Source Strecke, abgegriffen zwischen Relaise-Spulenausgang und Drain
Stefan M. schrieb: > Der Mosfet sperrt das Relais nur sehr selten NORMALERWEISE beseitigt der Gärtner das Übel an der Wurzel (Freilaufdiode). Dein IRL.. hat eine interne Schutzdiode, die bisher das Übel verhindert hat. Das heißt aber nicht, daß sie das immer tun muß. Im Fall von Kfz-Netz treten böse Spannungen in beiden Richtungen auf wie z.B. in F.23 beschrieben wird! http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23 http://www.mikrocontroller.net/articles/Relais_mit_Logik_ansteuern Da scheint noch etwas Diskussionsbedarf in Deinem Fall.
oszi40 schrieb: > Dein IRL.. hat eine interne Schutzdiode Wenn du die Body-Diode meinst: Die bringt in diesem Zusammenhang nichts und eine andere Diode wird im Datasheet nicht aufgeführt. Die 37V bei einem 30V Typ riechen eher nach ganz banalem Durchbruch.
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Stefan M. schrieb: > Spannungsspitze von ca. 37V (siehe Anhang) Geil, jedesmal rummst du den nur 30V aushaltenden IRL3803 durch, was meinst du wie oft der den Durchbruch aushält ? Nicht mal Anfänger bauen so empfindliche MSFETs im KFZ ein. MINDESTENS 150V, denn die Störimpulse auf +Ub sind schon so hoch. Und NATÜRLICH eine Freilaufdiode, auch mit mindestens 150V. Ja, für Pfennigfuchser gibt es MOSFETs die absichtlich bei einer bestimmten Spannung durchbrechen und es aushalten als Freilauf- Diode missbraucht zu werden. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23
ok ich sehe schon, ein Mosfet mit 150V Sperrspannung ist die besser Wahl. Mit 150V Spannungsspitzen habe ich nicht gerechnet. Mit einer Z-Diode (ca. 20V) parallel zur Drain-Source Strecke könnte man die vorhandene Schaltung auch nicht einsetzen?
Stefan M. schrieb: > Mit einer Z-Diode (ca. 20V) parallel zur Drain-Source Strecke könnte man > die vorhandene Schaltung auch nicht einsetzen? Wenn die Z-Diode das aushält. Üblicher ist die Z-Diode von D nach G, dann fliesst der Strom durch den dann einschaltenden meist robusteren MOSFET ab, dann sollte der aber mehr als SOT23 sein und einen Gate-Vorwiderstand haben.
>Der Mosfet sperrt das Relais nur sehr selten (in einem bestimmten >Fehlerfall) ... und schaltet es beim jedem Einschalten. Wie auch immer die Schaltimpulse zu bewerten sind, mit Sicherheit ist es kein Problem der Häufigkeit. Einmal Nirwana reicht den Meisten.
an der spitzenform der kurve kann man erkennen das der mosfet noch nicht in seinen avalange-bereich gekommen ist. die parasitären kapazitäten werden wohl den durchbruch verhindern, der jedoch, wenn, auch nicht schlimm wäre. allerdings macht es keinen sinn, die spannung so hoch steigen zu lassen und noch zusätzlich störpegel zu erzeugen. mach über die relais-spule ne freilaufdiode und gut is. die muss dann auch kein 150v-typ sein, ab 20-25V reicht.
Hi, eine Freilaufdiode ist nie verkehrt. der MOSFET ist ja sowas von extrem überdimensioniert..
MaWin schrieb: > Nicht mal Anfänger bauen so empfindliche MSFETs im KFZ ein. Der eine sagt überdimensioniert, der andere sagt total unterdimensioniert. Also bzgl. Strom ist der Mosfet total überdimensioniert, da sind wir uns vermutlich einig (Id 140A). Ob die ESD Peaks und Entladespitzen der Spule dem Mosfet was anhaben können kann ich nicht beurteilen, daher habe ich auch diesen Thread eröffnet. Benötige ich jetzt also nur noch die Freilaufdiode oder sollte ich den Mosfet doch gegen einen austauschen der 150V sperren kann. Eine Überspannungsschutzdiode (TVS) erscheint mir aktuell auch eine sinnvolle Variante.
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nichts. Die Freilaufdiode ist gesetzt :-) Nach den 150V ESD Argumenten vorheriger Beiträge überlege ich nur ob ich diese Spitzen zusätzlich abfangen muss oder ob das diesem Mosfet nichts anhaben kann.
> Snupper oder Freilaufdiode nötig?
"Snupper"... ist das holländisch?
De Schakeling met de Snupper werkt niet.
SCNR ;-)
Kommt +12V etwa direkt von der Autobatterie? Zum Thema empfindliche MOSFETs: Die Sperrspannung ist bei normalen Automotive N-FETs auch oft bei so 30V, der Eingang muss halt entsprechend gegen höhere Impulse geschützt werden (TVS,..)
Stefan M. schrieb: > Nach den 150V ESD Argumenten vorheriger Beiträge überlege ich nur ob ich > diese Spitzen zusätzlich abfangen muss oder ob das diesem Mosfet nichts > anhaben kann. Das fängt man an den Eingängen der Schaltung ab, nicht in der Schaltung selbst.
D+(Lima) | |-------------------------------- | | [Trennrelais Steuereingang] | | [Freiaufdiode] [Trennrelais Steuerausgang] | | | | ------------------------------- | | [Drain,N-Mosfet] | | | [Source,N-Mosfet] [TVS Diode 24V] | | | | |------------------------- [Masse] Bisher wird das Trennrelais nur über D+ der Lichtmaschine gesteuert, zukünftig soll es zusätzlich über ein 2. Signal geschaltet werden können.
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Miss die Induktivität der Relaispule, und dann E=1/2*L*I^2. Man könnte der Relaispule natürlich eine Diode parallelschalten, wenn die nur nicht so fürchterlich teuer wären!
@Stefan Eigentlich gehört die Schutzbeschaltung an den Eingang (TVS, Drossel?/Widerstand?, Elko?)
> Benötige ich jetzt also nur noch die Freilaufdiode Natürlich. > oder sollte ich den Mosfet doch gegen einen austauschen der 150V > sperren kann. Aucb. > Eine Überspannungsschutzdiode (TVS) erscheint mir aktuell auch eine > sinnvolle Variante. Die brauchst du, wenn der MOSFET und die Diode weniger als 150V aushält, denn dann musst du deine Schaltung vor den Überspannungsspitzen schützen, und muss dann eben so dimensioniert sein, die genannten Testimpuls im KFZ zu überleben. Obwohl es einer Schaltung auch nicht schadet, wenn sie noch härtere Bedingungen übersteht. Natürlich kann man bei seiner Privatbastelei auch sagen: Wenn sie kaputt geht, bau ich sie eben neu, und die Testimpulse aus der Erfahrung der KFZ Industrie in den Wind schiessen. Aber wen ich mir ansehe, daß ich an meinem Wagen beispielsweise schweisse ohne alle Elektronik abzuklemmen, dann freue ich mich, daß sie sogar mehr als die Textimpulse übersteeht. Eine TVS kann nur wirken, wenn die Energie des Überspannungsimpüulses auch irgendwo verpufft. Möglichst nicht in der TVS, sondern im Zuleitungskabel. Wenn man weiss, wie es im Auto eingebaut wird, kann man das Kabel mitrechnen, weiß man es nicht, wird es sehr sehr schwer (bzw. teuer) einen Schutz aufzubauen, denn der würde gleich das ganze Bordnetz schützen. Da ist es einfacher, man lebt mit den 150V in dem die Teile diese 150V auch aushalten. Das Relais übersteht sie im eingeschalteten Zustand, weil sie kurz sind. Autoglühlampen überleben sie ja auch.
MaWin schrieb: >> Benötige ich jetzt also nur noch die Freilaufdiode > > Natürlich. Naja, so einfach ist das nicht. Wenn der FET avalanche rated ist, und die Energie der Spule die max. Avalanchenergie des FETs nicht überschreitet, dann kann man das machen. Ist dann sinnvoll wenn die Schaltung störempfindlich ist, denn die Freilaufdiode ballert einen fetten Impuls auf die Versorgungsspannung drauf. Wenn man die Diode weglässt wird die 1/2LI^2 Energie der Spule stattdessen nach dem Durchbruch im FET thermisch vernichtet.
> die Freilaufdiode ballert einen fetten Impuls auf die > Versorgungsspannung drauf Eher nicht, denn sie stützt sich nicht mehr an GND ab, es geht von VCC über die Diode nach VCC im Kreis. Die Versorgungsspannung sieht nur das plötzlche Nachlassen der Belastung durch den Strom der bisher durch das Relais nach Masse floss, der ist genau so schlgartig, als ob ein gleichgrosser Widerstand per MOSFET nun abgeschaltet wird.
Multistabiler Analvibrator schrieb: > Naja, so einfach ist das nicht. Wenn der FET avalanche rated ist, und > die Energie der Spule die max. Avalanchenergie des FETs nicht > überschreitet, dann kann man das machen. Genau das waren meine anfänglichen Überlegungen. Verunsichert haben mich allerdings Meinungen nach denen ein Durchbruch trotzdem schädlich für den Mosfet ist, auch wenn im DB "avalanche rated" steht. Und dann wäre da noch das Problem mit: Multistabiler Analvibrator schrieb: > Miss die Induktivität der Relaispule messen-> schwierig, Datenblatt für ähnliche Spule mit Energieangaben finden auch :-(
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Stefan M. schrieb: > messen-> schwierig, Datenblatt für ähnliche Spule mit Energieangaben > finden auch :-( EIne KFZ-Spule hat knapp 100mH, also bei 150mA gut 1mJ. Das ist weniger als das Avalnche-Razing deines MOSFETs, aber die KFZ Testimpulse haben mehr als dein MOSFET aushält.
Nimm einen 40V FET und pack eine 36V TVS (P6SMB36A) an den Eingang Das tut's
Stefan M. schrieb: > D+(Lima) > | > |-------------------------------- > | | > [Trennrelais Steuereingang] | > | [Freiaufdiode] > [Trennrelais Steuerausgang] | > | | > | ------------------------------- > | | > [Drain,N-Mosfet] | > | | > [Source,N-Mosfet] [TVS Diode 24V] > | | > | | > |------------------------- > [Masse] Multistabiler Analvibrator schrieb: > Man könnte der Relaispule natürlich eine Diode parallelschalten, wenn > die nur nicht so fürchterlich teuer wären! Die Freilaufdiode für wenige Cent so zu schalten wie Stefan ist sicher die übliche Lösung nach Schulbuch und was ist bei -|>| -|>| zuerst kaputt?
Was stirbt zuerst bei Verpolung die Bodydiode oder die Freilaufdiode?
MaWin schrieb: > EIne KFZ-Spule hat knapp 100mH, also bei 150mA gut 1mJ. > Das ist weniger als das Avalnche-Razing deines MOSFETs, > aber die KFZ Testimpulse haben mehr als dein MOSFET aushält. Die Freilaufdiode kann ich mir also sparen, 1mJ frisst der MOSFET locker (610mJ laut DB). Für den Testimpuls noch eine TVS und fertig. Ggf. tausche ich den MOSFET noch gegen einen der 150V sperrt (wenn ich sowieso neue Bauteile bestellen muss). Das sollte robust genug sein. Das Trennrelais hat eine Diode zum Verpolungsschutz in Reihe geschaltet. Wenn ich eine Freilaufdiode einbaue, würde ich diese aushebeln und müsste mir was zusätzliches überlegen. Bei den genannten Energien würde ich die Freilaufdiode einfach weglassen. D+(Lima) | | | [Trennrelais Steuereingang] | [Trennrelais Steuerausgang] | | ------------------------ | | [Drain,N-Mosfet] (150V) | | | [Source,N-Mosfet] [TVS Diode] (P6SMB36A) | | | | |------------------------- [Masse]
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Interessant wird es jetzt noch, wenn man sich jetzt genau den magnetischen Kreis der Relaisspule betrachtet. Wenn Schaltungen aus Sparwahn so aufgebaut werden, wundert es mich jedenfalls nicht mehr, dass in den Autos reihenweise Magnetventile durchbrennen.
Antimedial schrieb: > Wenn Schaltungen aus > Sparwahn so aufgebaut werden, wundert es mich jedenfalls nicht mehr, > dass in den Autos reihenweise Magnetventile durchbrennen. Das wäre echt ein kranker Sparwahn, so was nur aus Kostengründen weg zu lassen. Was kostet eine Freilaufdiode? 10cent?
Stefan M. schrieb: > Das wäre echt ein kranker Sparwahn, so was nur aus Kostengründen weg zu > lassen. Was kostet eine Freilaufdiode? 10cent? Es geht mir nicht mal um die Freilaufdiode, sondern eher darum, dass man eine Schutzschaltung vor der Schaltung anbringt und nicht irgendwie in die Schaltung rein bastelt.
Du würdest die TVS also parallel zu Mosfet UND Trennrelais platzieren richtig? Das Trennrelais war schon lange vorher verbaut und bisher nie geschützt. Hinzukomme würde nur der Mosfet und besagte Dioden, daher habe ich nur diesen Teil betrachtet und den Ausgang des Trennrelais als Eingang der zu schützenden Elektronik angesehen. Natürlich könnte ich die TVS auch parallel zu Mosfet + Relais setzen.
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Ich glaube Euere Theorie verstanden zu haben, bin mir aber noch nicht sicher, ob diese UNgedämpfte Abschaltspannung des Relais nicht noch irgendwo anders zu "wunderlichen Effekten" führt.
Hätte dazu folgende Frage: Wieviele TVS-Dioden und Varistoren sind im Durchschnitt in einem KFZ zwischen 12V und Masse verbaut? Die müssten doch auch schon wirken. L.G. Tom
oszi40 schrieb: > ob diese UNgedämpfte Abschaltspannung des Relais nicht noch > irgendwo anders zu "wunderlichen Effekten" führt. 30V 300Hz ein paar Perioden? deine Lautsprecherkabel sind schlimmer.
oszi40 schrieb: > Ich glaube Euere Theorie verstanden zu haben, bin mir aber noch nicht > sicher, ob diese UNgedämpfte Abschaltspannung des Relais nicht noch > irgendwo anders zu "wunderlichen Effekten" führt. Wenn irgendwo etwas gut magnetisch an den Strompfad gekoppelt ist, kann man die Energie natürlich wunderbar übertragen. Stefan M. schrieb: > Du würdest die TVS also parallel zu Mosfet UND Trennrelais platzieren > richtig? Ja. Und im Zweifelsfall davor noch eine Entstördrossel. Tom schrieb: > Wieviele TVS-Dioden und Varistoren sind im Durchschnitt in einem KFZ > zwischen 12V und Masse verbaut? Die müssten doch auch schon wirken. Die wirken auch nur dort, wo sie sitzen. An vielen Stellen treten ja gar keine Überspannungen auf, aber in einem Bordnetz sind heutzutage so viele Verbraucher unterwegs, die teilweise richtig viel Strom ziehen, dass durchaus lokal Spannungsspitzen auftreten können.
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