Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Benötigt man zwingend eine Bypass Diode paralell zu eine Induktanz wenn Transistor Spannung aushält?


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von Hegdert (Gast)


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Mal angenommen man hat als Induktanz einen Motor oder eine Spule, deren 
Stromkreis mit einem Transistor geschaltet wird.

Damit man beim Abschalten des Transistors keinen Spannungsaufbau hat, 
kommt parallel nun normalerweise eine Bypass Diode zur Induktanz dazu.

Aber ist diese zwingend notwendig, wenn die erreichbare Spannung z.b. 
unter 60 V liegt und der Transistor das laut Datasheet aushält?

von HildeK (Gast)


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Hegdert schrieb:
> Aber ist diese zwingend notwendig, wenn die erreichbare Spannung z.b.
> unter 60 V liegt und der Transistor das laut Datasheet aushält?

Nein, dann wäre es nicht notwendig. Aber wie willst du sicherstellen, 
dass die Spannung unter 60V bleibt? Die hängt nämlich u.a. davon ab, wie 
schnell abgeschaltet wird und kann leicht kV erreichen.

von MaWin (Gast)


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Hegdert schrieb:
> Aber ist diese zwingend notwendig

Nein.

> wenn die erreichbare Spannung

Die erreichbare Spannung ist in der Theorie unendlich.

In der Praxis hat jede Spule auch eine Kapazität zwischen den Windungen, 
und die gespeichertte Energie wird in diesen Kondensator umgeladen.

Wie weit dabei die Spannung steigt, hängt von der Güte der Spule ab, 60V 
werden aber eher überschritten.

Dann bestehen reale Spulen aus einem Isolator zwischen den Windungen, 
und wenn die Spannung höher wird als diese Isolation aushält, wird die 
Energie in einem Funken abgebaut, bei dem die Spule beschädigt wird. Das 
ist ein reales Problem, beispielsweise bei nicht an Zündkerzen 
angeschlossene Zündspulen im Auto, die ohne Primärspannungsbegrenzung 
gerne sekundär durchschlagen.

Beliebt ist auch ein Avalanche-Effekt des Transistors: Steigt die 
Spannung über dessen Sperrspannung, leitet der Transistor weil die 
CB-Strecke durchschlagt, obwohl er ja seitens der Basisansteuerung 
ausgeschaltet ist. Das bleibt auch dann erhalten, weil ja nach dem die 
Spiule ihre Energie angebaut hat immer noch die Versorgungsspannung an 
der Spule anliegt, z.B. 12V. Die Spulenschaltung schaltet erst ab, wenn 
man ihr auch die Versorgungsspannug nimmt, ähnlich einem Thyristor.

Es spricht also alles dafür, die Freilaufdiode an der Induktivität zu 
montieren, wenn es keine andere Massnahme gibt die Energie aufzunehmen, 
z.B. in einem Snubber.

von Amateur (Gast)


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Nein!

Du musst nur der Spule ganz genau erklären, dass sie keine 
Abschaltspannung über der erlaubten Sperrspannung, generieren darf.

von ArnoR (Gast)


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Hegdert schrieb:
> Aber ist diese zwingend notwendig, wenn die erreichbare Spannung z.b.
> unter 60 V liegt und der Transistor das laut Datasheet aushält?

Im Abschaltmoment erzwingt die Lastinduktivität, dass der Strom in 
voller Höhe weiterfließt und dann abklingt. Dazu erhöht die 
Lastinduktivität die Spannung soweit wie es nötig ist. Wenn die Spannung 
also nur 60V erreicht, wird die Spannung durch was anderes als die 
Freilaufdiode begrenzt. Wenn das Teil die Energie aushält, geht das, 
sogar mit Transistoren als begrenzendes Element. Das macht man aber nur 
weit unter der max. Energie und wenn man schnell abschalten muss.

Übrigens ist dein Titel zu lang, es lässt sich so keine Antwort 
absenden.

von Amateur (Gast)


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>Übrigens ist dein Titel zu lang, es lässt sich so keine Antwort
>absenden.
Hä?

von Harald W. (wilhelms)


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Hegdert schrieb:

> Aber ist diese zwingend notwendig,

Man nimmt diese Diode bei Motoren auch deshalb, weil der Motor
dann gleichmäßiger läuft.

von ArnoR (Gast)


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Amateur schrieb:
>>Übrigens ist dein Titel zu lang, es lässt sich so keine Antwort
>>absenden.

> Hä?

Bei mir kommt diese Meldung (Anhang) und das Absenden der Nachricht geht 
nicht.

von Hegdert (Gast)


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MaWin schrieb:
>
> In der Praxis hat jede Spule auch eine Kapazität zwischen den Windungen,
> und die gespeichertte Energie wird in diesen Kondensator umgeladen.

Erstmal super Erklärung, danke.
Ich habe dazu noch ein paar Fragen:

> Wie weit dabei die Spannung steigt, hängt von der Güte der Spule ab, 60V
> werden aber eher überschritten.

Ich habe mir jetzt mal bei Reichelt das erstbeste Datasheet zu einer 
Spule herausgesucht, aber finde da nirgends Angaben zur Güte oder 
Spannungsfestigkeit der Spule.
Wie findet man das heraus, also was eine bestimmte Spule aushält?
Worauf muss man da achten?


>
> Dann bestehen reale Spulen aus einem Isolator zwischen den Windungen,
> und wenn die Spannung höher wird als diese Isolation aushält, wird die
> Energie in einem Funken abgebaut, bei dem die Spule beschädigt wird. Das
> ist ein reales Problem, beispielsweise bei nicht an Zündkerzen
> angeschlossene Zündspulen im Auto, die ohne Primärspannungsbegrenzung
> gerne sekundär durchschlagen.

Danke für den Hinweis.

> Es spricht also alles dafür, die Freilaufdiode an der Induktivität zu
> montieren, wenn es keine andere Massnahme gibt die Energie aufzunehmen,
> z.B. in einem Snubber.

Wann empfiehlt es sich einen Snubber anstatt einer Bypass Diode 
einzusetzen?

von Hegdert (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Amateur schrieb:
>>>Übrigens ist dein Titel zu lang, es lässt sich so keine Antwort
>>>absenden.
>
>> Hä?
>
> Bei mir kommt diese Meldung (Anhang) und das Absenden der Nachricht geht
> nicht.

Ja, sorry. Ich bin nur Anwender des Forums und wusste das nicht.

Bei einer Antwort führt die Forensoftware ein "Re: " String der 
Überschrift hinzu, der String wird somit größer und passt nicht mehr 
rein, bzw. wird ein kürzer String erwartet.
Hier sollte die Forensoftware angepasst werden, so dass sie dann dadurch 
zu lang gewordene Strings am Ende abschneidet.

von Wolfgang (Gast)


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Hegdert schrieb:
> Worauf muss man da achten?

Auf eine geeignete Freilaufdiode.

Was hast du gegen DIODEN?

von MaWin (Gast)


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Hegdert schrieb:
> Wann empfiehlt es sich einen Snubber anstatt einer Bypass Diode
> einzusetzen?

Bei Wechselspannung.

Hegdert schrieb:
> aber finde da nirgends Angaben zur Güte oder
> Spannungsfestigkeit der Spule

Tja, wenn dir das wichtig ist, kauf halt woanders, wo der Anbieter 
solche Angaben dazuschreibt.

von Hp M. (nachtmix)


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Hegdert schrieb:
> Ich habe mir jetzt mal bei Reichelt das erstbeste Datasheet zu einer
> Spule herausgesucht, aber finde da nirgends Angaben zur Güte oder
> Spannungsfestigkeit der Spule.
> Wie findet man das heraus, also was eine bestimmte Spule aushält?
> Worauf muss man da achten?

Wie hoch die Spannnung werden kann, hängt nicht zuletzt davon ab, wie 
schnell der Strom fällt.
Meist will man ja, daß der Stromfluß durch die Spule möglichst schnell 
aufhört, aber dann muss man auch eine gewisse Spannungsüberhöhung in 
Kauf nehmen.

Ohne Kontrolle der Stromänderungsgeschwindigkeit kann die induzierte 
Spannung u.U. so hoch werden, daß es einen Funkenüberschlag an den 
Anschlüssen der Spule gibt.
Die Isolation der Spulenwicklung kann so etwas eine Weile aushalten, 
aber meist wird sie doch bald zerstört.
Das sind also Konstruktionsparameter, in die auch die mechanischen 
Abmessungen eingehen.

Mit einem Kondensator parallel zur Spule kannst du den Stromabfall 
verzögern und so die Induktionsspannung verringern.
Weil der Kondensator aber beim Einschalten hohe Ströme fliessen lässt, 
schaltet man ihn meist noch mit einem (niederohmigen) Widerstand in 
Reihe, der strombegrenzend wirkt.
Das ist dann der gebräuchliche RC-Snubber.
Wenn diese drei Komponenten R,L,C schlecht aufeinander abgestimmt sind, 
kann es aber auch zu lästigen Ausschwingvorgängen kommen.

Ein weiteres gebräuchliches Vefahren einen möglichst schnellen Abbau des 
Magnetfelds zu bewirken ist es nicht nur eine simple Freilaufdiode zu 
verwenden, sondern diese mit einer Zenerdiode hintereinander zu 
schalten. *)
Dadurch wird die Induktionspannung nicht auf 0,7V begrenzt, was bei 
einem Relais einer Abfallverzögerung gleichkommt, sondern auf z.B. 35V, 
wodurch das Abschalten etwa 50 Mal schneller erfolgt.


*) P.S.:
Anstelle dieser Reihenschaltung kann man auch eine symmetrische 
TVS-Diode verwenden.
Dort sind in einem Gehäuse zwei antiseriell geschaltete Zenerdioden 
drin, und man braucht nicht mehr auf die Polarität aufzupassen.

: Bearbeitet durch User
von Hegdert (Gast)


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Hp M. schrieb:
>...

Super Antwort. Vielen Dank!

von Klaus (Gast)


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Hp M. schrieb:
> was bei einem Relais einer Abfallverzögerung gleichkommt

Das ist möglicherweise nicht das wichtigste, die Öffnungsgeschwindigkeit 
des Kontakts verringert sich. Bei Gleichstrom am Kontakt wird dabei das 
Entstehen von Lichtbögen (nicht Funken) gefördert. Das reduziert 
wiederum die Lebensdauer der Kontakte signifikant. Die Lebensdauer von 
Relaiskontakten wird immer ohne Freilaufdioden gemessen.

MfG Klaus

von list (Gast)


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So nebenbei: Induktanz ist nicht gleich Induktivität

https://de.wikipedia.org/wiki/Induktanz

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