Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Transistor geht kaputt beim Schalten eines Relais


von Kei N. (mckalle)


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Hallo,

ich lasse ein bistabiles Relais mit einem Spulenwiderstand von 500Ohm 
mit einem BC546A bei 12V schalten. Der Schaltstrom müsste demnach bei 
24mA liegen - für den Transistor eigentlich nicht zu viel. Dies hat auch 
ein paar mal funktioniert. Allerdings war kurze Zeit später der 
Transistor kaputt. Ich habe eine Freilaufdiode (1N4148) eingebaut, daran 
kann es also auch nicht liegen.
Weiß jemand von euch Rat?

von Hubert G. (hubertg)


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Wie sieht die Zusammenschaltung aus?
Wie groß ist der Basisvorwiderstand?

von nur mal so (Gast)


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Zeig mal deinen Schaltplan.

von Markus (Gast)


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Evtl. das Relais ausgesteckt, während es eingeschalten war? (so dass 
Freilaufdiose nicht wirksam sein konnte)

von Hellseher (Gast)


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ja klar, dauert aber 10 Tage, denn im Raten ist hier keiner
so toll.

Ist das so schwer eine kleine Zeichnung zu machen mit den Werten.

von Julian B. (julinho)


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Ist die Diode noch ganz?

von Kei N. (mckalle)


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Ich hatte nicht damit gerechnet, dass so schnell so viele Antworten 
kommen :)

Die Diode ist noch ganz, bzw. beide sind noch ganz.
Sobald das Relais schaltet, wird die Stromversorgung für die Elektronik, 
die das Schaltsignal erzeugt, abgeschaltet. Mit einem zweipoligen 
Wechseltaster lässt sich das ganze wieder einschalten.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Kei Ner schrieb:
> Mit einem zweipoligen
> Wechseltaster lässt sich das ganze wieder einschalten.

Da fällt mir nur eine Möglichkeit ein, dass der Taster beim Umschalten 
einen Kurzschluss macht - was ein Umschalter allerdings nicht tun 
sollte...

Gruß Dietrich

von Avr (Gast)


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Die Diode gehört direkt an das Relais.

Christian

von gk (Gast)


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Deine Freilaufdiode D10 funktioiert nicht. Sie soll den Strom abführen, 
wenn der Kontakt öffnet, was sie aber nicht kann. Der Strom versucht 
dann über den Transistor abzufliessen und killt ihn.

gk

von Kei N. (mckalle)


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Avr schrieb:
> Die Diode gehört direkt an das Relais.
Das Relais wird einmal "vorwärts" und einmal "rückwärts" bestromt, daher 
kann die Diode nicht direkt daran. Für jeden Stromweg gibt es eine.

Dietrich L. schrieb:
> Da fällt mir nur eine Möglichkeit ein, dass der Taster beim Umschalten
> einen Kurzschluss macht
Du meinst, dass die Pole, zwischen denen gewechselt wird, kurzzeitig 
verbunden sind?
Der Wechselschalter ist für 125V 6A, bei solchen Strömen einen 
Kurzschluss zu machen, wäre nicht so gut...
Wie kann ich das rausfinden, ob er kurzzschließt?

von Kei N. (mckalle)


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gk schrieb:
> Deine Freilaufdiode D10 funktioiert nicht. Sie soll den Strom abführen,
> wenn der Kontakt öffnet, was sie aber nicht kann. Der Strom versucht
> dann über den Transistor abzufliessen und killt ihn.
Ok, was muss ich umbauen?

von K2R (Gast)


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Es kann sein, daß Dein Transi in den linearen Bereich kommt:

11.3V/20k ~600µA Basisstrom.

Steuer ihn mal "härter" an, mit Ib ~10 mA, das wäre dann ein 
Basisvorwiderstand von 11.3V/10mA = 1k - 1k2

Dann durchläuft er den Bereich Ptot schneller.

von Kei N. (mckalle)


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Falls der Transistor im linearen Bereich ist, dann ist die 
Verlustleitung zwar da, aber ja nur sehr kurz, nämlich die Zeit, die das 
Relais zum Schalten braucht. Das ist für einen Transistor zwar sehr 
lang, aber was die Wärmeentwicklung betrifft, entsteht da in Summe nicht 
viel Verlustleitung.
Ich werde mal nen neuen Transistor einlöten und testen :)

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Der wird trotzdem überlastet, Du brauchst eine Strombegrenzung.

von Kei N. (mckalle)


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Bringt es etwas, eine Diode antiparallel zum Transistor zu schalten?

von Wolfgang (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Das Relais wird einmal "vorwärts" und einmal "rückwärts" bestromt, daher
> kann die Diode nicht direkt daran.

Dann nimm zwei Zenerdioden in Serie.

von Norbert (Gast)


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> Der wird trotzdem überlastet, Du brauchst eine Strombegrenzung.

Der maximale Ic beträgt 24mA.
Selbst wenn gleichzeitig dieser Strom fließt und die vollen 12V an CE 
anliegen würden, so käme man auf eine Ptot von 12V*24mA=288mW.

Das Datenblatt sagt absolut max 500mW.

???

von K2R (Gast)


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von gk (Gast)


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Kei Ner schrieb:
> Bringt es etwas, eine Diode antiparallel zum Transistor zu schalten?


Das könnte helfen. Oder mach eine Z-Diode parallel zum Transistor, die 
begrenzt die Überspannung und ersetzt auch die abtiparallele Diode.

gk

von Gerd E. (robberknight)


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Meine Vermutung:

Die D6 ist wirkungslos. Denn mit dem Relais wird die Stromversorgung 
(mit "+12V" benannt) getrennt. Wenn der Transistor abschaltet, kann die 
D6 die Überspannung aus der Relaiswicklung nirgendwo mehr hin ableiten.

Leg daher die Diode statt dessen besser zwischen Transistor und externe 
Stromversorgung ">>".

von Edgar F. (edgarfalke)


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Also wie Christian sagt, Freilaufdide direkt parallel zu der Relaispule
schalten ,nehme statt der 1N4859    1N4007.
Edgar

von Walter S. (avatar)


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Edgar Falke schrieb:
> Also wie Christian sagt, Freilaufdide direkt parallel zu der Relaispule
> schalten

und wie Keiner sagt:

Kei Ner schrieb:
> Das Relais wird einmal "vorwärts" und einmal "rückwärts" bestromt

von nur mal so (Gast)


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Hat sich schon mal einer Gedanken um die gewünschte Funktion gemacht? 
Per Taster soll das Relais in die eine Stellung schalten und mit dem 
Transistor wieder zurück.

Warum nicht beide Impulse mit Transistoren erzeugen. Vorwiderstand, 
Relais mit halber Betriebsspannung, ...

von Kei N. (mckalle)


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Durch das Relais wird die Versorgungsspannung der Elektronik und anderer 
Verbraucher getrennt. Ein Transistor zum Zurückschalten hätte somit 
keinen Strom. Das Relais für 12V ist bereits gekauft, eins für 6V müsste 
wieder beschafft werden (6€+5€ Versand)

von Kei N. (mckalle)


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Ich habe das ganze nochmal etwas anders aufgemalt und im Kopf 
durchgespielt:
Wenn der Transistor schaltet, wird die Versorgungsspannung abgeschaltet, 
das Relais selber bleibt aber noch im Stromkreis des Transistors, d.h. 
die Freilaufdiode D6 hat mMn sehr wohl eine Daseinsberechtigung.
Wird der Taster betätigt, wird das Relais anders herum durchflossen und 
schaltet die Versorgungsspannung für die Elektronik und den Transistor 
wieder ein. Wird der Taster losgelassen, entläd sich die Spule im 
Relais, allerdings in Flussrichtung des Transistors. Die Diode D10 tut 
somit nichts (hab sie jetzt auch weggelassen).
Im Normalfall sollte der Transistor zu dem Zeitpunkt sperren. Während 
meiner Tests war er allerdings leitend, kann es sein, dass dadurch ein 
zu hoher Stromfluss zustande kam? Wenn der Transistor sperrt, sollte ja 
kein Strom durch ihn durch fließen, der ihn zerstört.

von spontan (Gast)


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DIe neue Skizze ist nicht verständlicher. Aber gut.

Der Schwachpunkt der Schaltung ist der Einschaltmoment. Die Diode D10 
hat beim Loslassen des Tasters keine Wirkung. Sie wird durch den Taster 
selbst vom Relais getrennt. Also kannst Du sie gleich weglassen. Ok hast 
Du erkannt.

Im Ausschaltmoment durch den Transistor wirkt die Diode D6 wie 
gewünscht.

Also muß nur für den Einschaltmoment der Transistor anders geschützt 
werden.

Der Möglichkeiten gibt es viele:
- ein C über die C-E-Strecke
- eine R-C-Kombination fest über das Relais
- die schon vorgeschlagenen 2 Zenerdioden

von nur mal so (Gast)


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Anderer Vorschlag: Nimm ein normales Relais, dass durch den Taster in 
Selbsthaltung gebracht wird. Mit dem Transistor lässt du es wieder 
abfallen.

Oder wie mehrfach erwähnt: Z-Diode oder Transil.

von Wilhelm F. (Gast)


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Falls es um Schutz für den Transistor geht:

Bei Ansteuerung induktiver Verbraucher, wie es ein Relais ist, kann man 
auch die Schaltflanke abflachen, um Abschaltüberspannungen zu dämpfen. 
Eine Z-Diode zwischen Kollektor und Emitter ist unter Umständen auch 
nicht schnell genug, und läßt noch einen Spike durch. Z.B. ein RC-Glied 
vor die Transistorbasis, also einfach noch ein zusätzliches C von der 
Basis zur Masse. Beim Relais spielt es keine Rolle, es verlangt keine 
scharfe Ein- und Ausschaltflanke. Vielleicht braucht man dann die 
Schutzdioden noch gar nicht mal.

von nur mal so (Gast)


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Schlecht ist es, wenn die Basis in der Luft hängt. Also noch einen 
Widerstand gegen Masse.

Beim Transistor als Schalter sollte es schnell gehen: Ptot.

von gk (Gast)


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In dem Moment, in dem Du den Taster S4 betägst fließt ein Strom durch 
das Relais. Wenn Du den Taster wieder los läßt will der Strom aber 
weiter fliessen. Da der Stromkreis unterbrochen ist, steigt die Spannung 
solange, bis es einen Überschlag an den Kontakten des Schalters gibt. 
Wenn die Kontakte wieder in der Anfangsstellung sind ist vermutlich noch 
Ladung vorhanden, die aber auch nicht abfliessen kann. Da ist vermutlich 
die CE-Strecke des Transistors der kleinste Widerstand.

Eine Z-Diode am Transistor kann dessen Ableben vermutlich verhindern, 
aber nicht den Überschlag an den Schalterkontakten. Daher müssen, wie 
weiter oben schon beschrieben, auch noch parallel zum Relais zwei 
antiparalle Z- oder Suppressordioden, eventuell noch ein VDR.

gk

von Wilhelm F. (Gast)


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nur mal so schrieb:

> Beim Transistor als Schalter sollte es schnell gehen: Ptot.

Es wurde weiter oben schon erklärt, daß keine kritischen Leistungen 
während der Schaltflanke erreicht werden. Selbstverständlich muß man die 
SOAR beachten.

von Dietrich L. (dietrichl)


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gk schrieb:
> Eine Z-Diode am Transistor kann dessen Ableben vermutlich verhindern,
> aber nicht den Überschlag an den Schalterkontakten. Daher müssen, wie
> weiter oben schon beschrieben, auch noch parallel zum Relais zwei
> antiparalle Z- oder Suppressordioden, eventuell noch ein VDR.

"Daher müssen" würde ich nicht sagen. Das ist eine Frage der 
Kontaktlebensdauer.

Kei Ner schrieb:
> Der Wechselschalter ist für 125V 6A,

Da sehe ich bei 24mA Abschaltstrom überhaupt kein Problem.

Kei Ner schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> Da fällt mir nur eine Möglichkeit ein, dass der Taster beim Umschalten
>> einen Kurzschluss macht
> Du meinst, dass die Pole, zwischen denen gewechselt wird, kurzzeitig
> verbunden sind?

Das war nur so eine theoretische Möglichkeit, allerdings eine sehr 
unwahrscheinliche. Aber die "Rückwärtsbestromung" des Transistors nach 
loslassen des Tasters ist (wohl) die wirkliche Ursache.

Ich würde als Lösung eine zusätzliche Diode parallel zu Kollektor und 
Emitter des Transistors nehmen.

Gruß Dietrich

von gk (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> "Daher müssen" würde ich nicht sagen. Das ist eine Frage der
> Kontaktlebensdauer.

Denk ich schon. Denn wer garaniert Dir, das der Funken, der beim 
loslassen des Tasters entsteht nicht auf den Kollektor des Transistors 
überspringt. Also Problem an der Wurzel anpacken.

Dietrich L. schrieb:
> Ich würde als Lösung eine zusätzliche Diode parallel zu Kollektor und
> Emitter des Transistors nehmen.

Das hatten wir schon weiter oben.

gk

von Dietrich L. (dietrichl)


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gk schrieb:
> Denn wer garaniert Dir, das der Funken, der beim
> loslassen des Tasters entsteht nicht auf den Kollektor des Transistors
> überspringt.

Soll er doch springen! Dann findet er die Diode parallel zu C und E des 
Transistors und der Strom kann dort weiterfließen (auch im Funken fließt 
nur max. 24mA).

Gruß Dietrich

von Kei N. (mckalle)


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Dietrich L. schrieb:
> Dann findet er die Diode parallel zu C und E des
> Transistors und der Strom kann dort weiterfließen
Meinst du das so wie im Anhang?

von Dietrich L. (dietrichl)


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Kei Ner schrieb:
> Meinst du das so wie im Anhang?

Ja.

von Dieter W. (dds5)


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> Dann findet er die Diode parallel zu C und E des Transistors und der
> Strom kann dort weiterfließen (auch im Funken fließt nur max. 24mA).

Wohl eher nicht, denn dafür hat der Strom die falsche Richtung - er 
findet die Diode in Sperrrichtung vor.

von Dietrich L. (dietrichl)


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Dieter Werner schrieb:
>> Dann findet er die Diode parallel zu C und E des Transistors und der
>> Strom kann dort weiterfließen (auch im Funken fließt nur max. 24mA).
>
> Wohl eher nicht, denn dafür hat der Strom die falsche Richtung - er
> findet die Diode in Sperrrichtung vor.

Ich habe es mir gerade nochmal aufgezeichnet: es stimmt schon!

Fall 1:
Taster nicht betätigt, Transistor wird abgeschaltet: der Strom, der von 
"COM" nach "GND floss, fließt weiter über die Freilaufdiode D6 (an der 
Relaisspule ist "unten" + und "oben" -).

Fall 2:
Taster wurde betätigt und wird losgelassen: der Strom fließt gegenüber 
Fall 1 anders herum. Er findet jetzt seinen Weg über die Diode 
parallel zu C und E des Transistors nach "GND" und "COM" (an der 
Relaisspule ist "unten" - und "oben" +). Die Spannung am Kollektor ist 
dann negativ, begrenzt durch die Diode.
Allerdings sollte die Versorgung "COM" eine Stützkondensator haben, der 
diese rückgespeiste Energie aufnehmen kann, ohne dass die Spannung "COM" 
zu hoch ansteigt. Hier wäre eventuell auch eine Z-Diode sinnvoll.

Gruß Dietrich

von gk (Gast)


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Dietrich L. schrieb:
> Fall 2: Taster wurde betätigt und wird losgelassen:

  In diesem Moment ensteht die Überspannung. Von wo nach wo ein Funke
  überspringt ist unbekannt da zwei Kontakte beteiligt sind.

Dietrich L. schrieb:
> der Strom fließt gegenüber Fall 1 anders herum.

das ist Fall 3, wenn der Taster wieder in seiner Ruhelage ist.

gk

von Kei N. (mckalle)


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Ich habe es so gelötet wie im letzten Schaltplan, und selbst nach 
vielfachem Schalter betätigen funktioniert es noch.
Ich hoffe, dass das so bleibt. Viele Dank!

von Dietrich L. (dietrichl)


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gk schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> Fall 2: Taster wurde betätigt und wird losgelassen:
>
>   In diesem Moment ensteht die Überspannung. Von wo nach wo ein Funke
>   überspringt ist unbekannt da zwei Kontakte beteiligt sind.
>
> Dietrich L. schrieb:
>> der Strom fließt gegenüber Fall 1 anders herum.
>
> das ist Fall 3, wenn der Taster wieder in seiner Ruhelage ist.

OK, ich habe in meinem Fall 2 "Deinen" Fall 3 gleich mit 
"hineingedacht". Aber so ist es natürlich genauer dargestellt :-)

Gruß Dietrich

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