Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mosfet statt Relais


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von Relais (Gast)


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Hallo,

ich schalte gerade ein Magnetventil (1,5A , 24V) mit einem Relais. Nun 
überlege ich mir das Ventil mit einem Mosfet zu schalten.

Jetzt habe ich mir mal eine Schaltung zusammengebastelt (siehe Angang). 
Sorry aber ich habe bis jetzt noch nie mit einem Mosfet gearbeitet.

Was mir noch unklar ist ob ich überhaupt einen R1 brauche bzw. welcher 
Wert.

: Verschoben durch Admin
von THOR (Gast)


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Vom Gate noch nen Entladewiderstand nach Masse. Wie soll das sonst 
entladen werden.

von Relais (Gast)


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So?

Von was für Werten muss ich nun bei R1 und R2 ausgehen? Gibt es da 
Richtwerte?

von Falk B. (falk)


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@Relais (Gast)

>So?

Im Prinzip ja, aber welchen Wert hat dann der MOSFET, wenn du so oder so 
einen Taster hast? Die 1,5A können die meisten Taster schalten.

>Von was für Werten muss ich nun bei R1 und R2 ausgehen?

R1=R2=10k.

Siehe Relais mit Logik ansteuern

von Bastler (Gast)


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R1 würde ich so 1k - 10k nehmen. R2 kann relativ hochohmig sein, dient 
nur zum entladen (evtl. 100k).

Aber:
Bitte keine 1N4007 als Freilaufdiode!
Die ist für 50Hz Anwendungen. Für Freilauf viel zu langsam!

von Falk B. (falk)


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@Bastler (Gast)

>R1 würde ich so 1k - 10k nehmen. R2 kann relativ hochohmig sein, dient
>nur zum entladen (evtl. 100k).

Nö, denn der OP schaltet gegen +24V. 12V reichen am Gate aus.

>Bitte keine 1N4007 als Freilaufdiode!

Doch.

>Die ist für 50Hz Anwendungen.

Ja.

> Für Freilauf viel zu langsam!

Nein.

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

Bastler, bleib bei deinen Dioden.

von Relais (Gast)


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Diode korrigiert, Werte der Widerstände eingetragen.

Ist die 1N4007 wirklich so ungeeignet?

von THOR (Gast)


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Relais schrieb:
> Ist die 1N4007 wirklich so ungeeignet?

Nee, ist ist ok für Handbetrieb. Ab ein paar KHz sollte man vielleicht 
ne schnelle nehmen.

10k 100k ist ungünstig, dann liegen fast 24V Ugs an und die meisten FETs 
dürfen nur 20V.

Mach nen Spannungsteiler 1:2 und gern auch ein bischen niederohmiger, so 
R1=R2=2..5k

von Relais (Gast)


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Diode würde ich gerne bei der 1N4007 lassen. Hab es wieder geändert.

Ist der R1 überhaupt notwendig?

von Gebhard (Gast)


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So wird der Mosfet schnell kaputt sein, mach eine Z-Diode mit ca. 12V 
parallel zu R2, sonst knallt das Gate durch. 1N4148 ist übrigens noch 
schlechter geeignet als 1N4007, weil die nur 100 oder 200mA verträgt. 
Nimm eine Schottky Diode mit so 1-2A dauerstrom.

Grüsse

von Tobias S. (x12z34)


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Falk B. schrieb:
> R1=R2=10k.

Bastler schrieb:
> R1 würde ich so 1k - 10k nehmen. R2 kann relativ hochohmig sein, dient
> nur zum entladen (evtl. 100k)

Ich bin mit beiden Vorschlägen nicht einverstanden.

Der IRLZ34 verträgt maximal Vgs_max=10V

Bei Falk B.'s Werten würden etwa 12V am Gate anliegen, bei Bastler's 
Werten beinahe die vollen 24V...

Stattdessen würde ich für diesen Fall vorschlagen:
R1 = 2k2
R2 = 1k
Die Widerstände können auch höher ausfallen (z.B 22k / 10k)

Oder habe ich hier gerade einen kardinalen Denkfehler gemacht und mich 
bis auf die Knochen blamiert?

von Bastler (Gast)


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>Ist die 1N4007 wirklich so ungeeignet?

Wenn hier schon die ersten meckern:

Wenn ein Relais  Ventil  .. ab und zu geschalten wird mag es ja noch 
gehen. Aber bei einem Hubmagneten oder Stellventil welches mit PMW 
angesteuert wird nicht.

Macht doch einfach mal Messungen vom Abschalten eines Relais mit 1N4148 
und 1N4007 und seht selbst.
Ein Kollege hat auch gestaunt. Es lagen hohe negative Spannungen an 
bevor die Diode leitend wurde.
Der Schalttransistor wird dadurch nicht sofort zerstört jedoch nach 
einigen 10000 Schaltvorgängen.
Wir hatten Kundenrückläufer mit zerschossenem Schaltausgang obwohl der 
Kunde doch extra eine Freilaufdiode (1N4007) eingebaut hatte.

von THOR (Gast)


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Tobias S. schrieb:
> Die Widerstände können auch höher ausfallen (z.B 22k / 10k)

Nee, schon mehr einstellig. So ganz ranzig müssen die Schaltzeiten jetzt 
auch nicht werden, auch wenns niedrige Hz-Zahlen sind.

Tobias S. schrieb:
> Oder habe ich hier gerade einen kardinalen Denkfehler gemacht und mich
> bis auf die Knochen blamiert?

Nee, ist richtig. Dass der nur 10V Ugs verträgt wusste ich jetzt auch 
nicht, aber ungefähr das Gleiche dachte ich mir ja auch.

Gebhard schrieb:
> So wird der Mosfet schnell kaputt sein, mach eine Z-Diode mit ca. 12V
> parallel zu R2, sonst knallt das Gate durch.

Alternativ geht das, ja.

Gebhard schrieb:
> 1N4148 ist übrigens noch
> schlechter geeignet als 1N4007, weil die nur 100 oder 200mA verträgt.
> Nimm eine Schottky Diode mit so 1-2A dauerstrom.

Schottky? Warum zum Teufel? Und warum 1-2A Dauerstrom? Da fließt nur 
kurz im Abschaltmoment ein Strom durch, nicht ständig.

Die 1N400x reichen völlig. Seit wann ist bei nem Magnetventil die 
Reverse recovery wichtig, hast du vor ein Magnetventil mit 20kHz 
anzusteuern oder was. Das wird sich bei dir bedanken.

von THOR (Gast)


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Und von PWM war hier auch nie die Rede. Im Schaltplan ist ein 
mechanischer Schalter.

von Benedikt S. (benedikt_s)


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@Tobias Wie du sagst VGS= +-10V, in den anderen Vorschlägen fackelt der 
Mosfet ab.!
Bei 5V schaltet der voll durch ist ja Logik-Level ich würde noch eine 
8.2V Z Diode neben das Gate hängen (Sicher ist Sicher) und dann ist 
alles Super.

von Falk B. (falk)


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@Tobias S. (x12z34)

>Der IRLZ34 verträgt maximal Vgs_max=10V

Stimmt.

>Stattdessen würde ich für diesen Fall vorschlagen:
>R1 = 2k2
>R2 = 1k

Mein Gott, bei so niederohmigen Widerständen kann man gleich einen 3055 
nehmen ;-)

von Falk B. (falk)


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@Bastler (Gast)

>Wenn ein Relais  Ventil  .. ab und zu geschalten wird mag es ja noch
>gehen. Aber bei einem Hubmagneten oder Stellventil welches mit PMW
>angesteuert wird nicht.

Das steht ja auch so im Artikel!

>Macht doch einfach mal Messungen vom Abschalten eines Relais mit 1N4148
>und 1N4007 und seht selbst.
>Ein Kollege hat auch gestaunt. Es lagen hohe negative Spannungen an
>bevor die Diode leitend wurde.

Dann hat er Fahrkarten gemessen.

>Der Schalttransistor wird dadurch nicht sofort zerstört jedoch nach
>einigen 10000 Schaltvorgängen.

Glaub ich nicht.

>Wir hatten Kundenrückläufer mit zerschossenem Schaltausgang obwohl der
>Kunde doch extra eine Freilaufdiode (1N4007) eingebaut hatte.

Es gibt ja auch ÜBERHAUPT keinerlei andere Ursache bei 
Industrieelektronik . . .

von Ich (Gast)


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Bitte erst die Artikelsammlungen lesen!

von Axel R. (Gast)


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100Ω statt Freilaufdiode parallel zum Relais geht übrigens auch ;)

StromTuner

von Harald W. (wilhelms)


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Bastler schrieb:

> Bitte keine 1N4007 als Freilaufdiode!
> Die ist für 50Hz Anwendungen. Für Freilauf viel zu langsam!

Möglicherweise bekommst Du dadurch eine kleine negative
Spitze. Die ist aber klein genug, um den Schalttransistor
nicht zu "killen". Das könnte erst bei sehr hochfrequeter
PWM anders aussehen.

von Harald W. (wilhelms)


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Bastler schrieb:

> Es lagen hohe negative Spannungen an bevor die Diode leitend wurde.

Wie hoch denn?

von Harald W. (wilhelms)


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Falk B. schrieb:

>>Wir hatten Kundenrückläufer mit zerschossenem Schaltausgang obwohl der
>>Kunde doch extra eine Freilaufdiode (1N4007) eingebaut hatte.
>
> Es gibt ja auch ÜBERHAUPT keinerlei andere Ursache bei
> Industrieelektronik . . .

Ich denke auch, das der Fehler: "Zu niedrige Gatespannung" deutlch
häufiger als "Probleme durch zu langsame Freilaufdiode" ist.

von Harald W. (wilhelms)


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Axel R. schrieb:

> 100Ω statt Freilaufdiode parallel zum Relais geht übrigens auch ;)

Parallelwiderstände zu Relais sieht man häufig im KFZ-Bereiich.

von HildeK (Gast)


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>Macht doch einfach mal Messungen vom Abschalten eines Relais mit 1N4148
>und 1N4007 und seht selbst.
>Ein Kollege hat auch gestaunt. Es lagen hohe negative Spannungen an
>bevor die Diode leitend wurde.

Ich hab den Vergleich auch mal ausgemessen, weil es hier immer wieder 
auftaucht - der Unterschied ist unbedeutend. Wen juckt's, wenn der FET 
bei der Verwendung der 1N400x 2V mehr sieht als mit der 1N4148? 
Außerdem: die Diode sollte etwa den Strom können, den das Magnetventil 
im aktiven Zustand fließen lässt. Das kann die 1N4148 nicht.

von THOR (Gast)


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HildeK schrieb:
> Außerdem: die Diode sollte etwa den Strom können, den das Magnetventil
> im aktiven Zustand fließen lässt. Das kann die 1N4148 nicht.

Kann man auch unterdimensionieren.

Peak forward surge current: 2A
peak repetitive forward current: 500mA
peak average current 150mA

Da man bei Handbetrieb eher von der obersten Angabe ausgehen kann klappt 
das noch. Bei repetitive current ist bestimmt keine Anwendung gemeint, 
wo jemand sehr schnell auf nem Taster rumdrückt.

Falk B. schrieb:
>>Stattdessen würde ich für diesen Fall vorschlagen:
>>R1 = 2k2
>>R2 = 1k
>
> Mein Gott, bei so niederohmigen Widerständen kann man gleich einen 3055
> nehmen ;-)

Ja. Vielleicht spricht sich ja irgendwann rum, dass FETs ein eng 
umrissenes Anwendungsgebiet haben in dem Sie klar besser als BJTs sind.

Hier hätte man auch nen dicken PNP nehmen können. Billiger und 
mindestens einen Widerstand gespart.

von Tobias S. (x12z34)


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Ok, das Original-Thema dürfte abgehandelt sein, daher werde ich einfach 
mal meine Frage stellen:

Falk B. schrieb:
> Tobias S. schrieb:
>>Stattdessen würde ich für diesen Fall vorschlagen:
>>R1 = 2k2
>>R2 = 1k
>
> Mein Gott, bei so niederohmigen Widerständen kann man gleich einen 3055
> nehmen ;-)

THOR schrieb:
> Tobias S. schrieb:
>> Die Widerstände können auch höher ausfallen (z.B 22k / 10k)
>
> Nee, schon mehr einstellig. So ganz ranzig müssen die Schaltzeiten jetzt
> auch nicht werden, auch wenns niedrige Hz-Zahlen sind.

Ja was denn nun ;-)

Wenn Ihr jetzt sagt, dass "die Mitte", also so in etwa
R1=12k
R2=5k6
sooo viel besser ist als die anderen Alternativen, dann fange ich an zu 
heulen ;-)

von Christian M. (Gast)


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Axel R. schrieb:
> 100Ω statt Freilaufdiode parallel zum Relais geht übrigens auch ;)

Noch besser 10Ω! Dann steigt die Spannung beim Abschalten noch weniger! 
:-)))

Gruss Chregu

von Manfred (Gast)


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Tobias S. schrieb:
> sooo viel besser ist als die anderen Alternativen,
> dann fange ich an zu heulen ;-)
Der IRLZ darf nur 16V am Gate, ist aber erst bei 10V UGS voll offen.
Damit würde ich die Widerstände 1:1 auslegen, 12V am Gate.

Da hier über die böse induktive Gegenspannung plus Diode palawert wird: 
Mach den Kram langsam, Widerstände hochohmig. Was langsam schaltet, 
induziert wenig!

von Tobias S. (x12z34)


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Manfred schrieb:
> Der IRLZ darf nur 16V am Gate, ist aber erst bei 10V UGS voll offen.
> Damit würde ich die Widerstände 1:1 auslegen, 12V am Gate.

ACHTUNG: Es kommt darauf an, WELCHEN Typ Du verwendest:

IRLZ34 (www.vishay.com/docs/91327/91327.pdf) verträgt maximal 10V am 
Gate
IRLZ34N (www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz34n.pdf) verträgt 
16V am Gate

Und weil in den ersten Posts ein IRLZ34 (OHNE N) erwähnt wird, sollte 
man darauf achten, welcher Typ jetzt wirklichv erwendet wird

von HildeK (Gast)


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Tobias S. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Tobias S. schrieb:
>>> Die Widerstände können auch höher ausfallen (z.B 22k / 10k)
>>
>> Nee, schon mehr einstellig. So ganz ranzig müssen die Schaltzeiten jetzt
>> auch nicht werden, auch wenns niedrige Hz-Zahlen sind.
>
> Ja was denn nun ;-)

Der FET schaltet bei 22k/10k marginal langsamer um. Etwas schlechtere 
Schaltzeiten führen auch dazu, dass die Peak-Ströme durch die 
Freilaufdiode beim Abschalten kleiner werden. Manfred sagte es schon 
....

von Tobias S. (x12z34)


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HildeK schrieb:
> Der FET schaltet bei 22k/10k marginal langsamer um. Etwas schlechtere
> Schaltzeiten führen auch dazu, dass die Peak-Ströme durch die
> Freilaufdiode beim Abschalten kleiner werden. Manfred sagte es schon

Stimmt schon,

ich wollte nur mein Amüsement darüber ausdrücken, dass ich quasi zwei 
Wertepaare vorgeschlagen hatte und dass beide Paare von jeweils einem 
Vorenteilnehmer abgelehnt wurden.
Sinngemäß sagte der eine: Nicht so hoch! und der andere: Nicht so 
niedrig!

Für mich stellt sich nun die Frage: "Einmal hoch und einmal nieder" oder 
mit anderen Worten: Ist die Auswahl der Widerstände wirklich soo 
schwierig?

Im einen Fall fließt etwas mehr Strom, dafür schalten die FETs schneller 
(was wieder mehr Induktion bedeutet). Im anderen Fall schaltet der FET 
langsamer (weniger Induktion), ich brauche weniger Strom, dafür erwärmt 
sich der FET schneller...

Im Endeffekt wollte ich nur darauf hinaus, dass beide Wertepaare in 
diesem Szenario - gelegentliches und (sehr) niederfrequentes Schalten 
von Hand - keinen großen Unterschied darstellen und beide benutzbar 
sind, es wrd beides funktionieren...
In anderen Szenarien kann das natürlich wieder ganz anders aussehen...

von batman (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Bastler schrieb:
>
>> Es lagen hohe negative Spannungen an bevor die Diode leitend wurde.
>
> Wie hoch denn?

Über 1000V bei der 1N4007. Zum Glück leitet sie bei positiver Spannung 
schneller. :)

von Odd Die (Gast)


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batman schrieb:
> Zum Glück leitet sie bei positiver Spannung schneller. :)

Schrecklicherweise war das Problem ja die FR.
Komplizierte Projekte, sowas.

von Harald W. (wilhelms)


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HildeK schrieb:

> Etwas schlechtere
> Schaltzeiten führen auch dazu, dass die Peak-Ströme durch die
> Freilaufdiode beim Abschalten kleiner werden.

Du meinst die Peak-Spannung? Der Peak-Strom entspricht dem
Betriebsstrom der Spule.

von Manfred (Gast)


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Tobias S. schrieb:
> ACHTUNG: Es kommt darauf an, WELCHEN Typ Du verwendest:
> IRLZ34 (www.vishay.com/docs/91327/91327.pdf)
> verträgt maximal 10V am Gate

> IRLZ34N (www.irf.com/product-info/datasheets/data/irlz34n.pdf)
> verträgt 16V am Gate

Das ist ja gemein mit dem "N". Dazu kommt, dass der N-Typ eine deutlich 
geringere UGS spezifiziert. Sehr gut, dass Du es herausgesucht hast!

Tobias S. schrieb:
> von jeweils einem Vorenteilnehmer abgelehnt wurden.
Das schmerzt beim Lesen.

Harald W. schrieb:
> HildeK schrieb:
>> Etwas schlechtere
>> Schaltzeiten führen auch dazu, dass die Peak-Ströme durch die
>> Freilaufdiode beim Abschalten kleiner werden.
> Du meinst die Peak-Spannung? Der Peak-Strom entspricht dem
> Betriebsstrom der Spule.
Wird der Strom bei langsameren Schalten nicht auch geringer? Die Energie 
duerfte bleiben, aber auf eine längere Zeit verteilt werden.

von batman (Gast)


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Und wer nicht gern Relais wechselt, nimmt gleich eine Z-Diode.
Steht sicher auch im Tutorial (hoff ich).

von Waldemar Z. (waldemar_z)


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Manfred schrieb:
> Wird der Strom bei langsameren Schalten nicht auch geringer? Die Energie
> duerfte bleiben, aber auf eine längere Zeit verteilt werden.

Der Peak-Strom wird nicht geringer. Er fällt bei langsamem Abschalten 
langsamer. Das hat zur Folge, dass sich eine geringere Spannung über der 
Spule bildet. Der Entladevorgang dauert entsprechend länger.

von HildeK (Gast)


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Harald W. schrieb:
> HildeK schrieb:
>
>> Etwas schlechtere
>> Schaltzeiten führen auch dazu, dass die Peak-Ströme durch die
>> Freilaufdiode beim Abschalten kleiner werden.
>
> Du meinst die Peak-Spannung? Der Peak-Strom entspricht dem
> Betriebsstrom der Spule.

Es wird beides geringer. Betrachte einfach den Grenzwert:
Bei genügend 'langsamem' Ausschalten fließt überhaupt kein Strom durch 
die Diode und es baut sich auch keine gefährlich hohe Spannung auf, weil 
das alles der noch nicht ganz geöffnete Schalttransistor verarbeitet.

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