Elektronisches Lastrelais für Gleichspannung 12 Volt

[Pannemann]

Nachdem ich über die Suchfunktion nichts gefunden habe muß ich hier einfach mal posten.
Ich möchte mir ein mehrkanaliges elektroisches Lastrelais selbst bauen da die auf dem Markt erhältlichen zu teuer, zu groß und meist zu schwach sind.
Es muß sowohl für induktive wie ohmsche Lasten geeignet sein, Last- und Steuerkreis vorzugsweise über Optokoppler getrennt.
Ich muß nix regeln sondern einfach nur Ein- bzw. Ausschalten.
Steuerspannung und geschaltete Spannung liegt im Bereich von 11-15 V (Autobatterie). Geschaltet werden soll logischerweise Plus und das Ganze im Bereich bis 20 oder besser 25 Ampere. Mechanische Relais fallen aufgrund der zu erwartenden Beschleunigungs- und Bremskräften definitiv aus.
Wer hierfür einen einen Schaltplan aus dem Ärmel zaubern kann möge dies bitte tun. Die Schaltung sollte möglichst einfach gehalten sein aber zuverlässig da die Relais Tag und Nacht im Einsatz sein sollen.

Danke im Vorraus, Steffen

[ThSteier]

Die einfachste (und preiswerteste) Variante dürfte ein entsprechend dimensionierter Power-MOSFET (http://de.wikipedia.org/wiki/Leistungs-MOSFET) pro Kanal sein. Ein Optokoppler an's Gate, dazu noch eine Schutzdiode, und fertig.

IGBT (http://de.wikipedia.org/wiki/Insulated_Gate_Bipolar_Transistor) wären zwar auch noch eine Variante, aber beim Preis der Module wäre es dann schon billiger, ein fertiges ELR zu kaufen :(

Viele Grüße,
Thomas

[Yossarian]

Hallo
R3 sollte besser direkt am Gate sitzen, die Diode über die Last, die Last in den Drainkreis legen, kein gemeinsamen GND für Last- und Steuerkreis verwenden.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[Pannemann]

Uiiiiiii, das ging ja schnell mit den Antworten.
Eins habe ich vergessen. Ich kann zwar alles nachbauen, eine Schaltung bzw. deren Bauteile berechnen kann ich nicht [-X

Gibts auch ein paar Werte für die Widerstände usw. damit meinereiner loslegen kann? Wie gesagt, das Ding soll mindestens 20 A abkönnen 25 A wären besser. Gemeinsamer Ground/Masse wird sich schwer vermeiden lassen.

[shaun]

Dann vergiss die Schaltung von ThSteier ganz schnell, denn sie funktioniert so nicht!!!
Der N-Kanal-MOSFET ist hier als Sourcefolger geschaltet, d.h. selbst bei vollen 12V am Gate hast Du am Ausgang nur so 8-10V (12V abzüglich Schwellenspanung), der Rest wird verheizt, d.h. der MOSFET brennt Dir ab!

Daher erste Frage: musst Du die +12V geschaltet haben, oder darf die Last auch dauerhaft an +12V hängen und dementsprechend die Masse geschaltet werden?
Bei Fahrzeugen, wo die Struktur als Masse benutzt wird, ist die Frage natürlich hinfällig, da musst Du dann wirklich die +12V schalten.
Dazu gibt es zwei Wege:

1. Du nimmst einen P-Kanal-MOSFET. Die bekommt man heute schon mit Einschaltwiderständen von 10mOhm, heisst: bei 25A gehen Dir 0,25V flöten, was immerhin 6,25W Verlustleistung macht - Kühlkörper muss also schon mal sein. Die Ansteuerung wäre dann sehr einfach, bei Bedarf zeichne+berechne ich (oder jemand anders hier) Dir das mal auf.

2. N-Kanal-MOSFETs wie oben gezeichnet können durchaus als "Highside"-Switch, d.h. in der positiven Versorgungsleitung, eingesetzt werden, aber Du musst eine entsprechend höhere Gate-Speisung bereitstellen. Da hier fast kein Strom verlangt ist, solange nicht schnell geschaltet werden muss, reicht eine einfache Ladungspumpenschaltung, bei örtlich konzentrierter Anordnung der 6 Kanäle oder was das war auch eine für alle Kanäle zusammen. N-Kanal-Typen gibt es realistisch mit 5mOhm Einschaltwiderstand, ergo 0,125V bei 25A und damit die halbe Verlustleistung. Der Kühlaufwand verringert sich.

Durch Parallelschaltung mehrere MOSFETs kann bei beiden Varianten der Kühlaufwand verringert werden, wobei jeder einzelne aber die 25A locker schaffen sollte, da bei dieser einfachen (langsamen) Ansteuerung der Strom während des Schaltens nicht zwingend gleichmäßig verteilt ist.

Du musst noch mal ein paar Details preisgeben, u.a. womit gesteuert werden soll, ob Masseschalten erlaubt ist oder Du die +12 geschaltet brauchst usw.

[Pannemann]

Hallo shaun

In meiner ersten Beschreibung hatte ich schon erwähnt, dass Plus geschaltet werden "MUSS".
Ein Gehäuse mit Kühlkörper ist natürlch auch Pflicht soweit ist das klar. Verlustleistung habe ich bei einem elektronischen Schalter auch immer ... auch klar.
Geschaltet werde sollen 12 V Lasten die Lampen (ohmsche lasten) und Hubmotoren (induktive Lasten) gleichermaßen.

Die Spannung liegt im Bereich einer Autobatterie zwischen 11,5 und 15V je nach Ladezustand und ereichter Geschwindikeit. Montiert wird das Ganze auf einem Zentrifugalarm der bis zu 12g erzeugt weshalb mechanische Relais nicht verwendbar sind.

Gruß, Steffen.

[Yossarian]

Hallo
http://www.reichelt.de/?SID=258VAjKX8AAAIAAGHbdC8b1413a45c8f6f7ac5377a4c9 4c1900a8;ACTION=3;LA=4;GROUP=A124;GROUPID=2884;ART ICLE=39352;START=0;SORT=artnr;OFFSET=16
Mit freundlichen Grüßen
Benno

[shaun]

Jo, das würde ich auch sagen. Die 7,70EUR bekommst Du mit einzelnen Bauteilen auch zusammen (2-3 MOSFETs, Treiber), hast aber im Gegensatz zu dem vorgeschlagenen Intelligenten Schalter keinerlei Schutz, heisst: bei Kurzschluss Schaden.

[PICture]

Hallo!

Ich habe eine Idee, habe aber keine Erfahrung im Bereich Lastelektronik. Deswegen bitte ich Experten um Beurteilung. Der DC/DC Wandler hat galvanische Trennung.

MfG



Autobaterie
+
o
|
,-.
|||30A
|||
'-'
|
|
| |--+
| |
| |<-+
.---------. + | | |
| |---+--+ |--+
Steuer- +o-----| DC/DC | | |
spannung | | .-. |
| | | | |
| | | | |
| | '-' |
| Wandler | | |
+-| |---+-------+---+
| '---------' - | |
=== .-. |
GND | | -
Last | | ^ D
'-' |
| |
=== ===
GND GND

[Yossarian]

Hallo
Abgesehen davon, daß ich leider nicht viel erkennen kann: Warum erzählst Du immer wieder etwas von galvanischer Trennung, wenn Du sagst:

Gemeinsamer Ground/Masse wird sich schwer vermeiden lassen.


Mit freundlichen Grüßen
Benno

[shaun]

Weil PICture einen MOSFET auf der Highside ansteuern möchte und dazu einen DC/DC einsetzt, der eine auf Source referenzierte Gatespannung erzeugt. Das ist nun wirklich die teuerste Variante ohne jeglichen Schutz.
Ausserdem ist der MOSFET falsch herum gezeichnet, so leitet die Body-Diode immer und der MOSFET noch dazu, wenn der DC/DC unter Strom gesetzt wird.
Mit S und D vertauscht wird ein Schuh draus, aber nachdem Yossarian den BTS empfohlen hat, sehe ich keinen vernünftigen Grund für eine diskrete Lösung mehr. Bei 6 Kanälen an einem Ort könnte man mit einzelnen N-Kanälern mit kleinem Step-Up-Wandler vielleicht ein paar Cent sparen, aber bis das läuft, hat sich die BTS-Version schon bezahlt gemacht.

[PICture]

Hallo schaun!

Vielen Dank fur die Berechtigung! :)

Ich habe es schon geändert.

MfG

[PsiQ]

Ich hatte auch schon drüber nachgedacht wie man im auto schön und billig standard-Last-relais verschleißfrei ersetzen kann..
und mit besserem wirkungsgrad, da die relais auch ziemlich heiß werden, da an den kontakten spannung abfällt..
-ohne optische trennung von signal und mosfet- (wofür?)
dafür mit hochohmiger Trennung
Bin dann auch beim P-Fet gelandet IRF4905 war der beste den ich gefunden habe.
Was da dann aber noch fehlt, sind die 2 schutzdioden für den Fet,
Gehäuse und Kram drumrum..
habs Projekt erstmal seinlassen, weil ichs noch nicht brauche ;-)
und
mechanische Relais ziemlich zuverlässig+gut sind,
weil se einfach sind..