Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bistabiles Relais (single coil), welchen Schutz gegen Überspannungen?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Torsten (Gast)


Lesenswert?

Wie geht man, bei einem bistabilen Relais mit einer einzelnen Spule, das 
mit Plus/Minus bzw. Minus/Plus von der einen stabilen Lage in die andere 
gebracht wird, vor, um die umgebende Elektronik gegen Überspannungen zu 
schützen?

Relais: HFE7-Reihe, Ein/Aus: 3 V/100 mA für 10 ms

: Verschoben durch Moderator
von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Torsten schrieb:

> Wie geht man, bei einem bistabilen Relais mit einer einzelnen Spule, das
> mit Plus/Minus bzw. Minus/Plus von der einen stabilen Lage in die andere
> gebracht wird, vor, um die umgebende Elektronik gegen Überspannungen zu
> schützen?

z.B. mit antiseriellen Z-Dioden. Wird das Relais über einen
Vorkondensator angesteuert, kann man m.E. auf einen Schutz
verzichten.

Beitrag #5246282 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


Lesenswert?

TVS Dioden, gibt es auch antiseriell z.B. bei  Conrad  K Reihe

Namaste

von Winfried J. (Firma: Nisch-Aufzüge) (winne) Benutzerseite


Lesenswert?

TVS Dioden, gibt es auch antiseriell z.B. bei  Conrad  P6K Reihe

Namaste

von Gerd E. (robberknight)


Lesenswert?

Torsten schrieb:
> das
> mit Plus/Minus bzw. Minus/Plus

wie sieht die Schaltung aus mit der Du das Relais ansteuern möchtest?

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@Torsten (Gast)

>Wie geht man, bei einem bistabilen Relais mit einer einzelnen Spule, das
>mit Plus/Minus bzw. Minus/Plus von der einen stabilen Lage in die andere
>gebracht wird, vor, um die umgebende Elektronik gegen Überspannungen zu
>schützen?

Kommt auf die Ansteuerung an.

1.) H-Brücke. Dort packt man an jeden Transistor eine antiserielle 
Diode, die wirken dann als Freilaufdiode in beiden Polaritäten.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/121013/H-Bruecke_-_Die_Andersherum-Schaltung_S04.gif

Wenn man CMOS-Logikgatter für sowas nimmt, sind die Dioden schon drin, 
denn die Ausgangs-MOSFETs haben diese parasitär eingebaut. Das wird 
manchmal auch im Symbol dargestellt.

https://www.mikrocontroller.net/attachment/35104/CurrentSense.jpg

2.) Halbbrücke mit Reihenkondensator. Keinerlei Schutz nötig, der Strom 
wird nie hart abgeschaltet, es ist effektiv nur ein RC-Hochpass mit eher 
kleinem induktiven Anteil.

von Torsten (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für eure Antworten.

: Bearbeitet durch Moderator
von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

Eigentlich braucht man bei H-Brückenansteuerung gar nichts weiter, wenn 
man nicht aus dem bestromten Zustand heraus die Brücke hochohmig 
schaltet.

von MiWi (Gast)


Lesenswert?

H.Joachim S. schrieb:
> Eigentlich braucht man bei H-Brückenansteuerung gar nichts weiter, wenn
> man nicht aus dem bestromten Zustand heraus die Brücke hochohmig
> schaltet.

und was macht der Strom in den notwendigen Totzeiten der 
Brückentransistoren? Der wartet solange oder wie?

MiWi

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

Ganz ohne Freilaufdioden ist auch doof, wenn die Spannungsversorgung im 
falschen Moment ausfällt.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

MiWi schrieb:
> und was macht der Strom in den notwendigen Totzeiten der
> Brückentransistoren? Der wartet solange oder wie?

Ein Glück, dass übliche CMOS-Ausgänge noch nicht wissen, dass sie 
eigentlich ne Totzeit brauchen :-)
Ich betreibe massenhaft bist. Relais (PE014F05) direkt zwischen 2 
AVR-Ports, ohne weitere Beschaltung. Weder ist jemals was kaputtgegangen 
noch ist ne Spannungsüberhöhung festzustellen - woher auch?

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@H.Joachim Seifert (crazyhorse)

>> und was macht der Strom in den notwendigen Totzeiten der
>> Brückentransistoren? Der wartet solange oder wie?

>Ich betreibe massenhaft bist. Relais (PE014F05) direkt zwischen 2
>AVR-Ports, ohne weitere Beschaltung.

Wer lesen kann . . .

Beitrag "Re: Bistabiles Relais (single coil), welchen Schutz gegeb Überspannungen?"

> Weder ist jemals was kaputtgegangen
> noch ist ne Spannungsüberhöhung festzustellen - woher auch?

Nur weil es funktioniert, heißt das nicht, daß deine Erklärung dafür 
richtig ist!

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

Was ist an der Erklärung (Last wird alternativ bestromt oder 
kurzgeschlossen) falsch? Es gibt keinerlei Spannungsüberhöhung, die 
internen Dioden kommen nicht in den Genuss auch mal was tun zu dürfen.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

> Ich betreibe massenhaft bist. Relais (PE014F05) direkt zwischen 2
> AVR-Ports, ohne weitere Beschaltung.

Die haben ja auch Freilaufdioden integriert (leider ohne spezifizierte 
Belastbarkeit).

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Stefan U. schrieb:
> Die haben ja auch Freilaufdioden integriert (leider ohne spezifizierte
> Belastbarkeit).

Was dir auch nicht helfen würde, da ja die Spannung, die beim Abschalten 
der Spule entsteht, auch nicht spezifiziert ist. Und behaupte jetzt 
nicht, du würdest sie kennen. Du kennst weder die Geschwindigkeit, mit 
der der Strom abgeschaltet wird noch die Kapazität und den Ohmschen 
Widerstand der Spulenwicklung. Dazu kommt noch, daß in einer 
Brückenschaltung an Digitalausgängen die Spule nie wirklich offen ist 
und die Substratdioden garnicht belastet werden.

H.Joachim S. schrieb:
> Ich betreibe massenhaft bist. Relais (PE014F05) direkt zwischen 2
> AVR-Ports, ohne weitere Beschaltung. Weder ist jemals was kaputtgegangen
> noch ist ne Spannungsüberhöhung festzustellen - woher auch?

"Massenhaft" ist schon ein guter Hinweis, daß man das "überall und immer 
Freilaufdioden" Mantra auch mal hinterfragen sollte. Am Ende bleibt dann 
sowas übrig wie: hier lesen auch Kinder mit und den muß man das so 
beibringen und so eine Diode kost ja nichts. Daß sie das Schaltverhalten 
des Relais weit von seinen Datenblattwerten ändert, wird dabei 
vergessen.

MfG Klaus

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

Naja, das Abschaltverhalten ist bei der Kurzschlussmethode genauso 
grottig wie mit Freilaufdioden, sogar noch ein kleines bisschen 
langsamer.
Braucht man es schneller, muss man in den sauren Apfel einer höheren 
Abschaltspannung beissen.
Bei mech. Relais hatte ich aber noch nie ein Problem damit - wer 
betreibt schon Relais nahe an der theoretischen Schaltfrequenz?

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ H.Joachim Seifert (crazyhorse)

>Was ist an der Erklärung (Last wird alternativ bestromt oder
>kurzgeschlossen) falsch?

Daß du einen Sonderfall verallgemeinerst.

Ja, wenn die H-Brücke direkt ohne Totzeit umschaltet, wie es ein 
Logikausgang macht, dann geht das so. Aber NEIN, das ist nicht 
allgemeingültig, denn Leistungs-H-Brücken haben immer eine Totzeit und 
brauchen zu 99% immer Freilaufdioden über den Transistoren. Bei MOSFETs 
gibts die gratis dazu (Bodydiode), bei Bipolartransistoren muss man sie 
extra intern oder extern einbauen.

> Es gibt keinerlei Spannungsüberhöhung, die
>internen Dioden kommen nicht in den Genuss auch mal was tun zu dürfen.

Doch, wenn du auf Tristate gehst, wenn gleich das in der Konstellation 
nicht nötig ist.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

> Doch, wenn du auf Tristate gehst

Oder wenn man die Stromversorgung abschaltet.

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

H.Joachim S. schrieb:
> Bei mech. Relais hatte ich aber noch nie ein Problem damit - wer
> betreibt schon Relais nahe an der theoretischen Schaltfrequenz?

Genauer überlegen, die Schaltfrequenz ist nicht das Problem, sondern die 
Öffnungsgeschwindigkeit. Je langsamer desto mehr entsteht beim Schalten 
ein Lichtbogen (nicht Funken) der die Anzahl der möglichen Schaltspiele 
reduziert. Aber du hast schon recht, wer erreicht schon die im 
Datenblatt garantierten Schaltspiele.

Falk B. schrieb:
> Aber NEIN, das ist nicht
> allgemeingültig, denn Leistungs-H-Brücken haben immer eine Totzeit

Die man genau so groß machen sollte, daß die Brücke nie offen ist. Wer 
seine Ansteuerung nicht vernünftig unter Kontrolle hat, muß sie 
natürlich extra groß machen. Eigentlich ist so eine Totzeitschaltung nur 
eine Krücke bei zu langsamer Ansteuerung der Brücke, so ne Art 
Zwischengas.

MfG Klaus

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Klaus (Gast)

>> Aber NEIN, das ist nicht
>> allgemeingültig, denn Leistungs-H-Brücken haben immer eine Totzeit

>Die man genau so groß machen sollte, daß die Brücke nie offen ist.

Ist sie aber, und wenn es nur 100ns sind. Schau dir mal die Totzeiten 
der bekannten H-Brücken ala L298, L6303 etc. an.

>natürlich extra groß machen. Eigentlich ist so eine Totzeitschaltung nur
>eine Krücke bei zu langsamer Ansteuerung der Brücke, so ne Art
>Zwischengas.

Nö, man will keinen Kurzschluss der Versorgung riskieren, wemm man zu 
sportlich umschaltet. Bei kleinen, schnellen CMOS-Gattern riskiert man 
es, weil das a) sehr schnell geht (wenige ns) und b) trotzdem nur wenig 
Querstrom erzeugt (ein paar mA). Bei großen Transitoren und ordentlich 
Leistung geht das nicht!

von Klaus (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Schau dir mal die Totzeiten
> der bekannten H-Brücken ala L298, L6303 etc. an.

Is das hier "Nachts im Museum"?

MfG Klaus

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@Klaus (Gast)

>> Schau dir mal die Totzeiten
>> der bekannten H-Brücken ala L298, L6303 etc. an.

>Is das hier "Nachts im Museum"?

Du darfst dir auch gern moderne H-Brücken und deren Totzeiten anschauen.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

H.Joachim S. schrieb:

> Braucht man es schneller, muss man in den sauren Apfel einer höheren
> Abschaltspannung beissen.

...und was ist daran sauer?

> Bei mech. Relais hatte ich aber noch nie ein Problem damit - wer
> betreibt schon Relais nahe an der theoretischen Schaltfrequenz?

Nun, viele wollen ihren Relais eine hohe Lebensdauer gönnen.
Da ist ein langsames Abschalten kontraproduktiv. Allerdings
gilt das normalerweise nur für monostabile RElais und nicht
für bistabile.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


Lesenswert?

Harald W. schrieb:
>> Braucht man es schneller, muss man in den sauren Apfel einer höheren
>> Abschaltspannung beissen.
>
> ...und was ist daran sauer?

Man muss etwas mehr Aufwand betreiben, mit der einfachen Paralleldiode 
geht es dann eben nicht mehr. Evtl. braucht man auch Transistoren mit 
höherer Sperrspannung als z.B. den BC846, dazu 
Z-Diode/RC-Glied/Varistor/TVS oder was auch immer. Alles keine grossen 
Hürden, aber eben doch zus. Teile in der Stückliste.

>> Bei mech. Relais hatte ich aber noch nie ein Problem damit - wer
>> betreibt schon Relais nahe an der theoretischen Schaltfrequenz?
>
> Nun, viele wollen ihren Relais eine hohe Lebensdauer gönnen.
> Da ist ein langsames Abschalten kontraproduktiv.
Du bist also der Meinung, dass die einfachste Methode (Freilaufdiode), 
milliardenfach benutzt, eigentlich schlecht/nicht ausreichend ist?
Hier gehts doch gerade darum, dass Freilaufdioden immer erforderlich 
sind :-)
> Allerdings
> gilt das normalerweise nur für monostabile RElais und nicht
> für bistabile.
Stimmt, bei bistabilen sorgen eh die Magnete dafür, dass der eigentlich 
Umschaltvorgang zügig verläuft.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.