Braucht man nur beim low-side Schalten eine Freilaufdiode?

[Thomas (kosmos)]

Hallo, bei der üblichen low-side Schaltung, bei der z.B. eine 
Relaisspule auf der Masseseite unterbrochen wird, entsteht ja eine 
Induktionsspitze.

Gibt es das Problem auch wenn man auf der high-side schaltet?

Hintergrund meiner Frage, in diesem Beitrag 
Beitrag "150 W AC oder DC schalten für Heizelement/Lötkolben-Regelung?"
wurde über den Nachteil von DC PWM diskutiert, da hier der Lötkolben mit 
seiner Heizwendel Impulse auf die Schaltung abgeben würde.

Dies ließe sich doch durch eine Freilaufdiode verhindern, fällt diese 
Massnahme bei high-side Schaltung weg?

[MaWin (Gast)]

Thomas O. schrieb:
> Gibt es das Problem auch wenn man auf der high-side schaltet?

Ja, ganz genau so.

Heizwiderstände sind aber keine induktiven Lasten

[Helmut -. (dc3yc)]

Man braucht die Diode bei jeder Induktivität!

[Thomas (kosmos)]

wenn man den Heizwiderstand wickelt und da noch etwas Eisen dazwischen 
steckt sollte das schon eine Induktivität darstellen.

[Wolfgang (Gast)]

Thomas O. schrieb:
> Hallo, bei der üblichen low-side Schaltung, bei der z.B. eine
> Relaisspule auf der Masseseite unterbrochen wird, entsteht ja eine
> Induktionsspitze.
>
> Gibt es das Problem auch wenn man auf der high-side schaltet?

Die Spule weiß nicht, wo sie eingelöst ist. Egal ob oben oder unten - 
das Induktionsgesetz kennt da keinen Unterschied.

[npn (Gast)]

Wolfgang schrieb:
> Die Spule weiß nicht, wo sie eingelöst ist.

Eine Spule ist kein Gutschein ;-)

[npn (Gast)]

Helmut -. schrieb:
> Man braucht die Diode bei jeder Induktivität!

Ein gerades Stück Draht hat ebenfalls eine Induktivität.
Denk mal drüber nach, ob wirklich für JEDE Induktivität eine 
Freilaufdiode gebraucht wird. Auch bei einer Heizung (wie hier)?

[Prometheus (Gast)]

npn schrieb:
> Helmut -. schrieb:
>> Man braucht die Diode bei jeder Induktivität!
>
> Ein gerades Stück Draht hat ebenfalls eine Induktivität.
> Denk mal drüber nach, ob wirklich für JEDE Induktivität eine
> Freilaufdiode gebraucht wird. Auch bei einer Heizung (wie hier)?

Das ist wie immer, kommt drauf an:
Wennn der Mosfet nicht so ganz langsam abschaltet, und die Zuleitung 
lang genug ist, also mehr als z.B. so kommen da Induktiv gerne einige 
zig Volt zusammen, problemlos auch 50 oder mehr.

Beispielrechnung:
1m Leitung, hat ca. 1,2nH/mm also 1,2µH
Mosfet, 50ns Ausschaltzeit
Strom, 1A
U=L*di/dt=1,2µH*1A/50ns=24V

Von daher gilt, wenn du es nicht ausschließen kannst, weil du die 
Heizung im Gerät hast und genaue Daten hast, kommt da eine Diode hin.
Die kostet doch fast nix.

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

Thomas O. schrieb:
> wenn man den Heizwiderstand wickelt und da noch etwas Eisen dazwischen
> steckt sollte das schon eine Induktivität darstellen.
Diese "Spule" kann aber nicht ausreichend viel Energie speichern, um 
einen Schaden anzurichten.

Prometheus schrieb:
> Beispielrechnung:
> also 1,2µH
> Strom, 1A
Und dann mit E = (LI²)/2 gerade mal mickrige 0,6µJ. Damit bekommt man 
keinen Halbleiter kaputt. Selbst winzige SOT23 Mosfets halten da mit 
10mJ schon 15000 mal mehr aus.

Thomas O. schrieb:
> wurde über den Nachteil von DC PWM diskutiert, da hier der Lötkolben mit
> seiner Heizwendel Impulse auf die Schaltung abgeben würde.
Könnte schon sein. Wenn du aber einen Leistungsschalter hast, der noch 
mehr abkann als der exemplarische winzige SOT23 Halbleiter, dann juckt 
den das einfach nicht.

[npn (Gast)]

Prometheus schrieb:
> Von daher gilt, wenn du es nicht ausschließen kannst, weil du die
> Heizung im Gerät hast und genaue Daten hast, kommt da eine Diode hin.
> Die kostet doch fast nix.

Genau, und weil du auch bei einem Widerstand niemals ausschließen 
kannst, daß es ein induktivitätsarmer Typ ist, mach am besten an jeden 
Widerstand eine Diode.
> Die kostet doch fast nix.

Wer Spuren von Ironie findet, darf sie behalten ;-)

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

Thomas O. schrieb:
> Hallo, bei der üblichen low-side Schaltung, bei der z.B. eine
> Relaisspule auf der Masseseite unterbrochen wird, entsteht ja eine
> Induktionsspitze.
Die "Induktionsspitze" entsteht einfach dadurch, dass sich der Strom in 
der Spule nach dem Abschalten nur "langsam" ändert. D.h. der Strom 
fließt einfach weiter. Und er sucht sich einen Weg. Wenn er keinen 
einfachen, direkten Weg z.B. durch eine Freilaufdiode findet, dann sucht 
er sich einen anderen Weg. Da bietet sich dann beispielsweise der 
Schalttransistor an, der bei sagen wir mal 50V "duchbricht" und die in 
der Spule gespeicherte Energie in seinem Siliziumchip in Wärme umsetzt.

Was passiert aber, wenn der Transistor nicht durchbricht (der SOT23 im 
Screenshot oben hat ja 30V und die berechnete Spannungsspitze sind nur 
24V)?

Dann bildet sich aus der Spule und parasitären Kapazitäten ein 
Schwingkreis und die Energie "pendelt" zwischen diesen Kapazitäten und 
der Spule "hin und her", bis sie an den beteiligten ohmschen 
Widerständen (Spulenwiderstand, Leitungswiderstände, 
Übergangswiderstände, Bonddrähte, ...) in Wärme umgesetzt wurde.
Ein Teil dieser Energie wird bei steilen Schaltflanken auch als 
elektromagnetische Strahlung in die Umgebung abgestrahlt. Aber auch hier 
gilt: die Energiemenge zu niedrig, um irgendwen irgendwie stören zu 
können.

[Harald W. (wilhelms)]

npn schrieb:

> Genau, und weil du auch bei einem Widerstand niemals ausschließen
> kannst, daß es ein induktivitätsarmer Typ ist, mach am besten an jeden
> Widerstand eine Diode.
>> Die kostet doch fast nix.

Noch wichtiger ist das bei Wiederständen. Die verhalten sich nämlich
völlig undefiniert!