Hallo zusammen,
ich möchte in einer Schaltung einen Hubmagneten schnell ein- und
ausschalten.
Der Hubmagnet wird über einen Low-Side N-FET geschalten, parallel zum
Hubmagneten hängt eine Freilaufdiode.
Zwei Fragen dazu:
1. Wie sieht die Dimensionierung der Freilaufdiode aus? Sehe ich es
richtig, dass die Diode den vollen Strom des Hubmagneten sieht, da der
Strom in der Induktivität des Hubmagneten erstmal konstant bleibt?
2. Kann ich mit einem Widerstand in reihe mit der Freilaufdiode die
Abfallzeit verringern, da die Energie dann nicht mehr nur am Ohmschen
Widerstand des Hubmagneten verheizt wird, sondern auch am Widerstand?
Wie lege ich hier den Widerstand aus?
Versorgungsspannung - U_f = I_Magnet * R
macht meiner Meinung nach Sinn, da das der maximale Widerstand ist, bei
dem die Gesamtspannung nicht über der Versprgungsspannung liegt.
Viele Grüße und merci,
Mike
Z-Diode ist die vermutlich beste passive Methode.
Wenn es noch schneller werden soll, aus dem Bereich der
Schrittmotor-Ansteuerung lernen, Stichwörter "Chopper" (schneller
magnetisieren) und "Fast Decay" (schneller entmagnetisieren).
Teo D. schrieb:> 1. Ja> 2. Z-Diode!> Je höher die Spannung, desto schneller bricht der Strom zusammen....
Kannst du das genauer erklären?
Z-Diode hat umgekehrte Polarität wie die Freilaufdiode, korrekt?
Durchbruchspannung der Z-Diode wäre dann ca. Versorgungsspannung?
Mike schrieb:> Z-Diode hat umgekehrte Polarität wie die Freilaufdiode, korrekt?> Durchbruchspannung der Z-Diode wäre dann ca. Versorgungsspannung?
Nein, eine Z-Diode hat die selbe Polarität wie eine Normale Diode, sie
wird nur andersherum verwendet (Zener/Lawinen-Effekt).
Denk drann, sie funktioniert trotzdem noch wie eine Normale Diode!
(Brauchst also zwei antiseriell)
Die Spannung kann so hoch gewählt werden, wie der Schalter verträgt.
Mike schrieb:> Z-Diode hat umgekehrte Polarität wie die Freilaufdiode, korrekt?> Durchbruchspannung der Z-Diode wäre dann ca. Versorgungsspannung?
Eine Z-Diode kannst du parallel zum LOW-Side-FET machen oder in Serie
mit einer Si-Diode parallel zum Magneten. Da die Z-Diode ja umgekehrt
eingebaut werden muss, braucht man noch die Si-Diode.
Ziel ist es doch nur, die maximale U_DS nicht zu überschreiten durch die
Selbstinduktion der Spule.
Wenn du einen Schalter nimmst mit hoher U_DS, dann kann die Z-Diode
ebenfalls für hohe Spannung gewählt werden.
Alle Dioden müssen kurzfristig den Strom der Magnetspule aushalten
können.
Nebenbei: Threads zu ähnlichen Wünschen gab es immer mal wieder. Suche.
Teo D. schrieb:> Nein, eine Z-Diode hat die selbe Polarität wie eine Normale Diode, sie> wird nur andersherum verwendet (Zener/Lawinen-Effekt).
Ja das meinte ich :)
HildeK schrieb:> Eine Z-Diode kannst du parallel zum LOW-Side-FET machen oder in Serie> mit einer Si-Diode parallel zum Magneten. Da die Z-Diode ja umgekehrt> eingebaut werden muss, braucht man noch die Si-Diode.
So habe ich mir das inzwischen auch gedacht!
Danke für eure Hilfe!
HildeK schrieb:> Nebenbei: Threads zu ähnlichen Wünschen gab es immer mal wieder. Suche.
Ich gelobe Besserung!
Mike schrieb:> Zwei Fragen dazu:> 1. Wie sieht die Dimensionierung der Freilaufdiode aus?
Gar keine Diode, dann schaltet das Ding am schnellsten ab. Du musst dann
aber sicherstellen, dass die Spannung am Schalttransistor nicht zu hoch
wird.
Oder gleich einen Gegenspannungsimpuls draufgeben...
Teo D. schrieb:> Denk drann, sie funktioniert trotzdem noch wie eine Normale Diode!> (Brauchst also zwei antiseriell)
Siehe die Diskussion im Beitrag "Transildiode als Freilaufdiode für Relais?"https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/81/Relais_schalten.jpgHarald schrieb:> Z-Diode ist die vermutlich beste passive Methode.
Man kann die Z-Diode auch geschickt so zwischen C und B oder D und G
einbauen, dass der Schalttransistor bei zu hoher Spannung wieder "ein
wenig" aufmacht und die Energie verbrät. Dann muss die Z-diode kaum
Leistung aushalten und nur der Schalttransistor ausreichend groß
ausgelegt werden.
HildeK schrieb:> Da die Z-Diode ja umgekehrt eingebaut werden muss, braucht man noch die> Si-Diode.
Wie rum werden denn dann die drei Bauteile verschaltet (Magnet, Diode
und Z-Diode)?
Gibt es einen Schaltplan dazu?
Mike schrieb:> HildeK schrieb:>> Nebenbei: Threads zu ähnlichen Wünschen gab es immer mal wieder. Suche.>> Ich gelobe Besserung!
Das war keine Kritik, nur ein Hinweis, wo du vielleicht noch weitere
Infos bekommen kannst.
Man kann auch auf der Ansteuerungsseite etwas dazu beitragen. Nur soviel
Strom zur Ansteuerung verwenden wie notwendig. Energie im Magnetfeld ist
proportional zum Quadrat des Stromes. Diese Energie muss abgebaut
werden.
Lothar M. schrieb:> Dann muss die Z-diode kaum> Leistung aushalten und nur der Schalttransistor ausreichend groß> ausgelegt werden.
Das ganze gibt es auch in einem Automotive FET integriert.
Bei ST heißt das OMNIFET: z.B. hier mit ca 70V clamping Spannung
https://de.rs-online.com/web/p/intelligente-leistungsschalter/9208953/
Wenn nur gelegentlich ein und ausgeschaltet wird kann der FET die
Energie verbraten (ohne Freilaufdiode).
Gruß Anja
HildeK schrieb:> Nebenbei: Threads zu ähnlichen Wünschen gab es immer mal wieder. Suche.
Aber wahrscheinlich eher nicht unter Mikrocontroller und digitale
Elektronik. Das sind nur wenige "Spezialisten", die solche Analogthemen
hier posten. ;-)
Philipp K. schrieb:> Ein Varistor wäre auch eine Möglichkeit.
Ernstgemeinte Frage ohne deinen Vorschlag in Abrede stellen zu wollen:
Wäre ein Varistor nicht zu "unspezifisch" für diese Aufgabe? Hat da
jemand gut/schlechte Erfahrungswerte?
Harald schrieb:> Wäre ein Varistor nicht zu "unspezifisch" für diese Aufgabe? Hat da> jemand gut/schlechte Erfahrungswerte?
Diese Annahme resultiert auf welchem Wissen?
Wir haben hier 500 Magnete auf 180V=, jeder hat seinen eigenen Varistor
im Anschlußkasten.
Schau doch mal hier, googles erster eintrag auf Deine Frage:
https://de.wikipedia.org/wiki/Schutzbeschaltung
Diode: Nachteilig ist, dass diese Schaltungsvariante nur für
Gleichspannung geeignet ist und dass es bei Relais zu hohen
Abfallverzögerungen der Relaiskontakte kommt.
Varistor:Der Schaltungsaufbau ist sehr einfach und bewirkt bei
Relaisspulen nur eine geringe Abfallverzögerung
Philipp K. schrieb:> Diese Annahme resultiert auf welchem Wissen?
Ich hatte die Varistor-Kennlinie als zu "weich" in Erinnerung. Aber da
gibt es ja durchaus Unterschiede bei den Materialien. Wenn es passt,
warum nicht.
Danke für den Link!
Es heißt Varistoren würden verschleißen? Gibt es Langzeiterfahrungen?
Bisher ist mir keiner untergekommen der "ohne Not" defekt war.
Sind die Schaltzeiten gering könnte ein passender PTC den Spulenstrom
verringern, so das auch das Abschalten schneller würde.
A. H. schrieb:> Es heißt Varistoren würden verschleißen?Harald schrieb:> Aber da> gibt es ja durchaus Unterschiede bei den Materialien.
Jup, so is dat!
Wie definierst du denn schnell? Nano Sekunden? Oder sind ein paar Milli
Sekunden auch noch schnell?
Statt einer Z-Diode würde ich eher nach TVS-Dioden suchen. Das ist im
Prinzip das gleiche, aber auf Ableitung von Überspannung optimiert und
daher meist schnell und Leistungsstark (3 - 5 kW für kurze Zeit).
Alles das begrenzen aber "nur" auf die maximale Betriebsspannung. Wenns
richtig schnell sein soll bau dir ne Crowbar-Schaltung. Die erzeugt
einen "richtigen" Kurzschluss, die Entladung kannst du dann z.B. über
einen Widerstand steuern bzw. begrenzen.
Harald schrieb:>> Ein Varistor wäre auch eine Möglichkeit.>> Ernstgemeinte Frage ohne deinen Vorschlag in Abrede stellen zu wollen:> Wäre ein Varistor nicht zu "unspezifisch" für diese Aufgabe? Hat da> jemand gut/schlechte Erfahrungswerte?
Varistoren sind relativ langsam, aber vertragen eine hohe Leistung.
A. H. schrieb:> Es heißt Varistoren würden verschleißen? Gibt es Langzeiterfahrungen?
Ja die altern mit der Zeit. Das ist in jedem Datenblatt angegeben. Nach
100 Impulsen mit maximalem Strom (bei Typen mit 22 mm Durchmesser
müssten das 1000 A sein, meine ich) verändert sich die Eigenschaft
langsam. Sie sind aber nicht sofort defekt und machen gar nix mehr
Nach dem Erreichen des Endanschlags (Anziehen) könnte man den Strom
verkleinern, bis der Magnet NICHT abfällt. Dann ist auch der
Energieinhalt kleiner. Hängt natürlich von der Zeit bis zum Ausschalten
ab, ob das sinnvoll ist. Bei Relais hieß das früher Schnell-Schaltung.
