TVS Diode gesucht

[Ferdi (Gast)]

Hallo an die Experten,
ich habe eine Schaltung "gebastelt" womit ich mit einem IC (+5V 
Versorgungsspannung) einen Relais steuere (natürlich mit Treiber IC).
Im Schaltmoment entstehen Impulse im Nanosekundenbereich. Die Amplitude 
dieser Impulse reicht bis zu 2-3 fache des Betriebsspannung (+5V).
könnt ihr mir eine TVS-Diode empfehlen, welche diese schnelle Impulse 
schlucken kann? Habt ihr eine andere Idee, wie man diese Impulse 
eliminieren kann?
Vielen Dank für eure Hilfe.
Ferdi

[Michael M. (michaelm)]

Welcher Strom fließt durch das Relais im aktivierten Zustand?

[Wolfgang (Gast)]

Ferdi schrieb:
> Die Amplitude dieser Impulse reicht bis zu 2-3 fache des
> Betriebsspannung (+5V).
> könnt ihr mir eine TVS-Diode empfehlen, welche diese schnelle Impulse
> schlucken kann?

Dann hast du schlecht gemessen oder in deiner Schaltung schlägt 
irgendetwas durch. Normalerweise entstehen schnell Spannungen von 
einigen hundert Volt.

> Habt ihr eine andere Idee, wie man diese Impulse
> eliminieren kann?

Ja, steht hier ungefähr in jedem Thread, in dem es um Ansteuerung 
induktiver Lasten geht.

Du suchst eine Freilaufdiode.

Wie groß die sein muss, hängt von dem Strom ab, mit dem das Relais 
angesteuert wird.

[MaWin (Gast)]

Ferdi schrieb:
> könnt ihr mir eine TVS-Diode empfehlen, welche diese schnelle Impulse
> schlucken kann?

Jeder Abblockkondensator kann das schon, aber der Fehler liegt weiter 
vorne: Das Relais benötigt eine Freilaufdiode, am Schaltkontakt ggf. 
einen Dnubber.

Und ein EMV gerechter Aufbau mit sauberer Masseführung und richtig 
platzierten Abblockkondensatoren.

[Ferdi (Gast)]

Michael M. schrieb:
> Welcher Strom fließt durch das Relais im aktivierten Zustand?
ca. 18 A.

Wolfgang schrieb:
> Du suchst eine Freilaufdiode.

Ne die suche ich nicht. Sie ist in dem Treiberschaltkreis integriert.

[Michael M. (michaelm)]

Ferdi schrieb:
> Michael M. schrieb:
>> Welcher Strom fließt durch das Relais im aktivierten Zustand?
> ca. 18 A.

18 A (i.W. achtzehn) noch als Relais zu bezeichnen ist schon sportlich. 
^^ Für mich ist das ein ausgewachsener Schütz
Ich meinte natürlich den Strom durch die "Relais"spule und nicht den 
geschalteten Laststrom!!

> Wolfgang schrieb:
>> Du suchst eine Freilaufdiode.
>
> Ne die suche ich nicht. Sie ist in dem Treiberschaltkreis integriert.

Dann zeig mal den Treiber, mit dem du die Dinger ansteuerst.
Bei sowas wäre ein Schaltplan immer nützlich. ;-)

[Wolfgang (Gast)]

Ferdi schrieb:
> Ne die suche ich nicht. Sie ist in dem Treiberschaltkreis integriert.

Dann zeig einfach mal deine Schaltung mit Angaben zu Spannungen, 
fließenden Strömen und Impedanz der Last.

[H. H. (Gast)]

Michael M. schrieb:
> 18 A (i.W. achtzehn) noch als Relais zu bezeichnen ist schon sportlich.
> ^^ Für mich ist das ein ausgewachsener Schütz

So winzige Schütze gibts doch gar nicht. Das ist doch fast noch ein 
Signalrelais.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Ferdi schrieb:
> Im Schaltmoment entstehen Impulse im Nanosekundenbereich.
Ich tippe auf simple Messfehler wegen EMV-Einkopplungen.
Zeig doch mal mit Bildern, was du da wo wie womit gemessen hast.

[Wolfgang (Gast)]

Lothar M. schrieb:
> ... EMV-Einkopplungen ...

Wie willst du elektromagnetische Verträglichkeit einkoppeln?
Da kannst du noch einen Nobelpreis mit gewinnen.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Wolfgang schrieb:
> Wie willst du elektromagnetische Verträglichkeit einkoppeln?
So, und jetzt das Haar einfach gaaaaaaannnz langsam weiter der Länge 
nach spalten.

Und währenddessen denk mal über Schraubenzieher und Schraubendreher 
nach...

Und wenn alles nichts hilft, dann stell dir statt des - einen / vor.

[Klaus R. (klara)]

Ferdi schrieb:
> Im Schaltmoment entstehen Impulse im Nanosekundenbereich. Die Amplitude
> dieser Impulse reicht bis zu 2-3 fache des Betriebsspannung (+5V).
> könnt ihr mir eine TVS-Diode empfehlen, welche diese schnelle Impulse
> schlucken kann? Habt ihr eine andere Idee, wie man diese Impulse
> eliminieren kann?

Du solltest uns den ganzen Aufbau der Schaltung mal posten.

Die Freilaufdiode ist vorhanden. Deine Impulse entstehen am 
Relaiskontakt. Genauer müßte man sagen, der Relaiskontakt öffnet den 
Stromkreis. Damit das dann richtig funkt, müssen Induktivitäten im 
Stromkreis sein die, wie beim Sperrwandler, beim Öffnen die Spannung 
hochtransformieren.

Eine Leiterbahn hat schon eine gewisse Induktivität. Es gibt 
verschiedene Faustformeln, eine besagt: 1 nH / mm. Das hängt aber stark 
von der Geometrie ab.

https://www.elektronikentwickler-aachen.de/layouterstellung/layouterstellung_41.htm

Also, am effektivsten bekämpft man solche Peaks am Entstehungsort der 
Spannung. Das ist die Induktivität. Wenn die Entstörung nur am Kontakt 
durchgeführt wird, hat man immer noch hochfrequente Ströme über die 
Leiterbahnen. Damit hat man dann immer noch einen Funksender.

https://www.ti.com/de-de/interface/circuit-protection/esd-protection-and-tvs-surge-diodes/products.html#p3197=26;43&p2192=Surge%20Protection

Es gibt auch noch die Möglichkeit Snubber einzusetzen. Da Du weist das 
die Peaks im Nanosekundenbereich auftreten, hast Du anscheinend einen 
entsprechenden Oszi. Das Messen solcher Störstrahlung ist schon allein 
problematisch. Ein Oszi ist geerdet. Deine Schaltung auch? Es könnte 
schon eine kappazitive Schleife bilden und falsche Bilder liefern. Auch 
ist die Wahl des Massepunktes für die Prüfspitze gelegentlich nicht so 
einfach.

OK, Snubber. Das ist ein RC - Glied in Reihe. Der ohmsche Widerstand 
soll das Schwingungsverhalten dämpfen und somit den Peak verkleinern.

Jetzt müssen wir nur noch einen passenden KerKo heraussuchen. 
Kapazitäten und auch Induktivitäten sind in der Realität je nach 
Frequenzbereich eben auch anders. Murata und andere Hersteller liefern 
Daten dazu. Sie liefern auch Simulationsmodelle für LTspice. Ein 
Impedanzdiagramm ist zunächst schon ausreichend. Siehe Anlage.

https://ds.murata.co.jp/simsurfing/mlcc.html?lcid=en-us

Ich habe mir ein 1 nF/25V KerKo angeschaut. Die Eigenresonanz liegt bei 
ca. 280 MHz. Das könnte schon passen. Wenn Du die 2 fache 
Spitzenspannung hast, so ist der Schaltstrom nur zur Hälfte beiteiligt.
R = (2 x 5 V) / (18 A / 2) = 1,11 Ohm. Ich würde in der Tat 1 Ohm, 2,2 
Ohm, 3,3 Ohm mal durchtesten.

Ob SMS - Bauteile für einen Snubber dies überleben wäre wieder ein 
weiterer interesannte Aspekt. Eine TVS Diode schafft das.

Wie man sieht hat die TVS0500 einen Nennspannung von 5,0 V. Die 
Durchbruchspannung beträgt aber 9,5 V. Sie zündet erst richtig bei 9,5 
V. Allerdings fließt auch schon zuvor Ableitstrom der einen Peak 
mindert. Am besten mal einsetzen und mit dem Oszi beobachten. Eine TVS - 
Diode & ein SMD - Snubber wären wohl ein gutes Paar.

Übrigens, einen 1 nF Folienkondensator wirst Du nicht so ohne weiteres 
einsetzen können. Er ist volumenmäßig größer und deshalb liegt seine 
Resonanzfrequenz viel tiefer.
Zur TVS - Diode. Die 5 V - Type hat eine Größe von 2 x 2 mm!
Die Maximum Slew Rate liegt bei 2,5 V/us. Eigentlich für ns - Peaks 
nicht sehr schnell. Allerdings könnte hier der Snubber helfen und den 
Peak verbreitern und somit die Flanken verflachen.

Ein Bild vom Aufbau könnte neue Ideen liefern.
mfg Klaus

[Michael M. (michaelm)]

Schöne Abhandlung von dir, Klaus; alleine das Schreiben hat wohl Mühe 
gemacht.:-)

Klaus R. schrieb:
> ...Du solltest uns den ganzen Aufbau der Schaltung mal posten....
>
> ...Ein Bild vom Aufbau könnte neue Ideen liefern...

Sicher, jedoch hat sich Fragesteller "Ferdi" aus dem Staub gemacht. Nun, 
wer nicht aktiv mitarbeitet, bekommt auch keine Unterstützung.

> Die Freilaufdiode ist vorhanden....
Auc das ist leider eine nur Behauptung vom "Ferdi" ohne Nachweis.

[Klaus R. (klara)]

Michael M. schrieb:
> Schöne Abhandlung von dir, Klaus; alleine das Schreiben hat wohl Mühe
> gemacht.:-)

Das Thema beschäftigt mich zur Zeit ebenfalls ein wenig. Aktuell wird 
das Layout im Eingangskreis verbessert und ein HF - Powerfilter 
eingesetzt. Eine TVS-Diode ist auch dabei. Mal sehen was das Oszi sagt. 
Ich bin da aber optimistisch.
mfg Klaus