Diode im 12V-Netz Dimensionieren? Was zu beachten?

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

möchte in meinen Auto eine Fußraumbeleuchtung einbauen.

Sie soll jedoch an 2 Stromkreise zugleich angeschlossen sein (Einstiegsbeleuchtung und Instrumentenbeleuchtung).
Daher muss ich Dioden verbauen, damit kein Strom des einen Kreises in den anderen kommt.

Die Leuchtmittel sind LED’s, haben also miteinander eine Stromaufnahme unter 1A

Hab von Dioden keine so rechte Ahnung, daher die Frage welche ich dafür nehme sollte.
Der Spannungsabfall von ca.0,7V an den Dioden ist mir egal, die Leuchten sind selbst bei 10V nicht sehr viel dunkler, habe das schon getestet.

Habe hier noch ein paar Dioden herumlegen, welche ich immer als Freilaufdioden bei Relais verwendet habe.
Es sind 1N4001 50V/1A … kann ich die dafür nehmen?

Was bedeutet diese Angabe überhaupt? Dass die Durchlassspannung max 50V/1A betragen darf?
Wenn ja, gilt dann auch automatisch bei z.b. bei 25V/2A oder eben 14V/3,5A ?
Was passiert bei einer höheren Amperezahl?

Bis zu welcher Amperezahl bei 12V-14V sind Dioden (bzw. explizit diese 1N4001) in Sperrichtung belastbar? Was kann passieren, brennen die irgendwie durch oder lassen die dann einfach in Sperrichtung durch?

Der Stromkreis der Innenraumleuchte ist z.B. mit 10A abgesichert, also sollten daher auch max. 10A auf die Sperrichtung der Diode treffen.

Vielen Dank für die Hilfen,

Gruß Matthias

#2

Hallo,

Es sind 1N4001 50V/1A … kann ich die dafür nehmen?

Jein

Was bedeutet diese Angabe überhaupt? Dass die
Durchlassspannung max 50V/1A betragen darf?

Die Dioden koennen in Sperr-Richtung 50 V aushalten, und duerfen in Durchflussrichtung mit 1 A belastet werden.

Bis zu welcher Amperezahl bei 12V-14V sind Dioden (bzw.
explizit diese 1N4001) in Sperrichtung belastbar?

Mit Null Strom, sie sperren den Strom, es fliesst keiner, na ja gaaaanz wenig.
Fuer Deine Anwendung kannst Du was auf dem Labortisch zum Funktionieren bringen, sieht gut aus. Doch im PKW sind nicht nur 12 Volt, sondern Du musst auf Stoerspannungen von 100 Volt statt 12V und minus 100 Volt dimensionieren, Du brauchst Dioden, die mehr als 50V aushalten. Im Geschaeft kosten sie kaum mehr.
Auch solltest Du an die maximal 85 Grad Temperatur im Auto denken, was ich ausser fuer die Dioden nicht als kritisch einschaetze.
Gruss Helmut

#3

Hallo Matthias,

Habe hier noch ein paar Dioden herumlegen, welche ich immer
als Freilaufdioden bei Relais verwendet habe.
Es sind 1N4001 50V/1A … kann ich die dafür nehmen?

Was bedeutet diese Angabe überhaupt?

Die maximale Sperrspannung ist 50V
In Leitrichtung sind maximal 1A als Dauerstrom zulässig.

Sollten also für deine Leuchtmittel (Stromaufnahme

#4

Danke schon mal …

Was bedeutet diese Angabe überhaupt? Dass die
Durchlassspannung max 50V/1A betragen darf?

Die Dioden koennen in Sperr-Richtung 50 V aushalten, und
duerfen in Durchflussrichtung mit 1 A belastet werden.

D.h. die Angabe der Volt gilt für die max. Belastung in Sperrichtung, die Ampere-Zahl für maximale Belastung in Durchflussrichtung.

Ist es dann also in Durchflussrichtung egal wieviel Volt durchfließen, solange die max.1A eingehalten werden?

Bis zu welcher Amperezahl bei 12V-14V sind Dioden (bzw.
explizit diese 1N4001) in Sperrichtung belastbar?

Mit Null Strom, sie sperren den Strom, es fliesst keiner, na
ja gaaaanz wenig.
Fuer Deine Anwendung kannst Du was auf dem Labortisch zum
Funktionieren bringen, sieht gut aus. Doch im PKW sind nicht
nur 12 Volt, sondern Du musst auf Stoerspannungen von 100 Volt
statt 12V und minus 100 Volt dimensionieren, Du brauchst
Dioden, die mehr als 50V aushalten. Im Geschaeft kosten sie
kaum mehr.

Also sollte ich lieber eine 1N4002 100V/1A oder sogar 1N4003 200V/1A verwenden?

Auch solltest Du an die maximal 85 Grad Temperatur im Auto
denken, was ich ausser fuer die Dioden nicht als kritisch
einschaetze.

Was meinst du mit max. 85°C

…

Nur mal so zur Info
Wie macht man es dann wenn man in Fließrichtung einer Diode größere Ströme als 1A haben möchte. Wenn ich das z.B. in Conrad so ansehe, sind die ja alle nur 1A, egal ob 1000V oder 50V

#5

Danke schon mal …

Habe hier noch ein paar Dioden herumlegen, welche ich immer
als Freilaufdioden bei Relais verwendet habe.
Es sind 1N4001 50V/1A … kann ich die dafür nehmen?

Was bedeutet diese Angabe überhaupt?

Die maximale Sperrspannung ist 50V
In Leitrichtung sind maximal 1A als Dauerstrom zulässig.

Sollten also für deine Leuchtmittel (Stromaufnahme

#6

Hallo Matthias

Ich habe Informationen und offene Fragen aus zwei Beiträgen zusammengefasst

28.12.2008 23:56 Uhr

möchte in meinen Auto eine Fußraumbeleuchtung einbauen.
Sie soll jedoch an 2 Stromkreise zugleich angeschlossen sein (Einstiegsbeleuchtung und Instrumentenbeleuchtung).
Daher muss ich Dioden verbauen, damit kein Strom des einen Kreises in den anderen kommt.

Das nennt man Stromkreisentkopplung mit „Entkopplungsdioden".

Die Leuchtmittel sind LED’s, haben also miteinander eine Stromaufnahme unter 1A
Der Stromkreis der Innenraumleuchte ist z.B. mit 10A abgesichert…

Dann solltest Du Dioden mit einer zulässigen Strombelastung von mindestens 20A einsetzen. Du möchtest doch bestimmt nicht nach einem Kurzschluss im Bereich der Lampen zusätzlich zu der Sicherung auch die Dioden mit auswechseln?

Datum: 29.12.2008 00:29 Uhr

D.h. die Angabe der Volt gilt für die max. Belastung in Sperrrichtung, die Ampere-Zahl für maximale Belastung in Durchflussrichtung.
Ist es dann also in Durchflussrichtung egal wie viel Volt durchfließen, solange die max.1A eingehalten werden?

Genau. In Durchflussrichtung stellt sich an einer Siliziumdiode immer ein weitgehend von dem Strom unabhängiger Spannungsabfall von etwa 0,7 Volt ein (die Schleusenspannung der Diode), während (in Deinem Fall) in Sperrichtung an der Diode die volle Betriebsspannung abfällt, während der Sperrstrom im Bereich von einigen 10 bis 100 Mikroampere liegt.

Auch solltest Du an die maximal 85 Grad Temperatur im Auto denken

Was meinst du mit max. 85°C

Das ist die Temperatur Deiner Elektronikschaltung, die im Hochsommer beim Rasen auf der Autobahn durchaus so hoch klettern kann. Der zulässige Strom einer Diode ist in der Regel für eine Umgebungstemperatur von 25°C definiert und reduziert sich bei hohen Temperaturen beträchtlich (siehe Datenblätter)

Nur mal so zur Info
Wie macht man es dann wenn man in Fließrichtung einer Diode größere Ströme als 1A haben möchte. Wenn ich das z.B. in Conrad so ansehe, sind die ja alle nur 1A, egal ob 1000V oder 50V

Nur mal so zur Info
3 Ampere: 1N5400 bis 1N5408
5 Ampere: BY550-50 bis BY550-800
6 Ampere: P600A bis P600J
20 Ampere: SKR20-1200
45 Ampere: SKR45-1200
100 Ampere: SKR100-1200
Alle bei Conrad

Ich würde an Deiner Stelle statt der zwei Dioden einen Brückengleichrichter B80/70-25 (200V/25A), Conrad Best.-Nr. 501140, einsetzen. Den kannst Du direkt auf das Chassis montieren. Die beiden Stromkreise für die Einstiegsbeleuchtung und die Instrumentenbeleuchtung schließt Du an die mit „~“ gekennzeichneten Anschlüsse an, während die Fußraumbeleuchtung an den Anschluss „+“ kommt. Der Anschluss „-“ bleibt unbeschaltet. Zeichne dir mal das Schaltbild eines Brückengleichrichters auf, dann weißt Du , warum.

Hilft Dir das?

Viel Erfolg wünscht Dir
merimies

#7

Nur mal so zur Info
Wie macht man es dann wenn man in Fließrichtung einer Diode
größere Ströme als 1A haben möchte. Wenn ich das z.B. in
Conrad so ansehe, sind die ja alle nur 1A, egal ob 1000V oder
50V

OK, diese Frage hat sich schon mal selbst erledigt, hatte das übersehen, gibt ja auch Dioden mit höheren Amperezahlen.

… Hatte mich mit meinen Kumpel unterhalten, der würde das auch gerne so machen, jedoch mit andere Leuchtmittel, welche 2,5A haben.

demnach bräuchte ich also z.B. so eine Diode: 1N5402 3A/200V

Hat das irgendwelche Nachteile wenn ich eine Diode gleich größer Dimensioniere als benötigt? Also z.B. im meinen Fall eine 3A/200V oder 5A/200V anstatt einer 1A/200V verbaue?

Gleiche Frage zur Spannung, bringt es Nachteile wenn man ein zu große Voltzahl als benötigt, für die Sperrrichtung wählt?

Wie sieht es überhaupt mit wärmeentwicklungen bei Dioden aus? Ist da auch was zu beachten?

Danke,
Gruß Matze

#8

Ui, Dankeschön,

hilft mir Informativ sehr viel =)

Ich würde an Deiner Stelle statt der zwei Dioden einen
Brückengleichrichter B80/70-25 (200V/25A), Conrad Best.-Nr.
501140, einsetzen. Den kannst Du direkt auf das Chassis
montieren. Die beiden Stromkreise für die Einstiegsbeleuchtung
und die Instrumentenbeleuchtung schließt Du an die mit „~“
gekennzeichneten Anschlüsse an, während die Fußraumbeleuchtung
an den Anschluss „+“ kommt. Der Anschluss „-“ bleibt
unbeschaltet. Zeichne dir mal das Schaltbild eines
Brückengleichrichters auf, dann weißt Du , warum.

Hilft Dir das?

Viel Erfolg wünscht Dir
merimies

Danke, das klingt natürlich sehr viel besser =)

Jetzt wo du das erwähnst, ja, etwas erinnere ich mich da wieder an den Phisikunterricht =) *g*

Noch 2 kleine Fragen dazu:
Weil bei Conrad steht „25A - Nur mit Kühlkörper“ …
bei den kleinen Strömen von mir ist aber keine Wärmeentwicklung zu erwarten, oder?

Und wieso sind da 2 Spannungsangaben aufgeführt.
Deute ich das Richtig:
80V = Maximale Dauerspannung (Also bei mir passend, da ich max. 14V habe)
200V = Maximale Spitzenspannung (Ebenfalls passend, da ja, wie im anderen Post erwähnt wurde, im KFZ Spitzenspannungen von bis zu 100V einzurechnen sind)

Vielen vielen Dank schon mal!

Gruß Matze

#9

Hallo Mathias

Auch hier wieder Antworten auf Fragen in zwei Beiträgen:

Beitrag vom 29.12.2008 02:48

Noch 2 kleine Fragen dazu:
Weil bei Conrad steht „25A - Nur mit Kühlkörper“ …

Wenn Du den Brückengleichrichter so auf das Chassis montierst, dass er großflächig aufliegt, dann wirkt das Chassis schon als Kühlkörper

bei den kleinen Strömen von mir ist aber keine Wärmeentwicklung zu erwarten, oder?

Kaum. Wenn Du überschlägig rechnest, so kannst Du bei Gleichstrom pro Ampere von einer Verlustwärme von einem Watt ausgehen. Um die Verlustwärme bei 1A loszuwerden, würde es sogar genügen, den Brückengleichrichter frei in der Luft baumeln zu lassen.

Und wieso sind da 2 Spannungsangaben aufgeführt.
Deute ich das Richtig:
80V = Maximale Dauerspannung (Also bei mir passend, da ich max. 14V habe)

Nein.

Die eigentliche Bestimmung des Brückengleichrichters ist ja, unter genau definierten Bedingungen aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen. Diese Bedingungen sind in der Typenbezeichnung beschrieben:

B80/70-25

B = Brückengleichrichter
80 =Anschluss-Wechselspannung max. 80Veff 70 =maximal erzielbare Gleichspannung ohne Glättungskondensator
-25 = maximal erzielbarer Gleichstrom in Ampere bei optimaler Kühlung

Um die Anschlussspannung von 80Veff zu verkraften, müssen die Einzeldioden des Gleichrichters eine Sperrspannung von 200V (sogar etwas mehr) haben. Und das ist die für Deinen Anwendungsfall maßgebliche Spannung

Beitrag vom 29.12.2008 02:20

Hat das irgendwelche Nachteile wenn ich eine Diode gleich größer dimensioniere als benötigt? Also z.B. im meinen Fall eine 3A/200V oder 5A/200V anstatt einer 1A/200V verbaue?

Nachteil: höherer Preis
Vorteile: Größere Sicherheit bei Auftreten von Überströmen.

Wenn Du einen Strom von genau 1A hast, spielt es für die Funktion keine Rolle, ob Du eine 2A-Diode oder eine 100A-Diode nimmst. Eine 1A-Diode könnte unter wiedrigen Umständen (hohe Umgebungstemperatur) schon etwas zu knapp ausgelegt sein

Gleiche Frage zur Spannung, bringt es Nachteile wenn man ein zu große Voltzahl als benötigt, für die Sperrrichtung wählt?

Ebenfalls nicht. Deshalb ist meine Standarddiode bis 1A die 1N4007 (1000V), obwohl ich vorwiegend im Bereich bis 24V arbeite

Wie sieht es überhaupt mit Wärmeentwicklungen bei Dioden aus? Ist da auch was zu beachten?

Siehe weiter oben die Angaben zur Verlustleistungsberechnung. Wenn Du genau dimensionieren willst, musst Du das Datenblatt des bestimmten Gleichrichters zu Rate ziehen. Dort findest Du Angaben zu den maximalen Strömen in Abhängigkeit von den Kühlbedingungen.

Noch Fragen?
merimies

#10

Vielen vielen Dank,
Bestellt ist der Brückengleichrichter auch schon :wink:
…
eine ganz kleine Frage hab ich noch am Rande *g*

[…]

Diese Bedingungen sind in der
Typenbezeichnung beschrieben:

B80/70-25

B = Brückengleichrichter
80 =Anschluss-Wechselspannung max.
80Veff
70 =maximal erzielbare Gleichspannung ohne
Glättungskondensator
-25 = maximal erzielbarer Gleichstrom in
Ampere bei optimaler Kühlung
[…]

Damit würde dieser Gleichrichter also der selben Dimension entsprechen als wenn ich 25A/200V-Dioden verbauen würde?
Oder sind da, aufgrund höherer Spitzenströme, Dioden für höhere maximale Ströme verwendet?

Vielen Dank,
Gruß Matthias

#11

Hallo Fragewurm,

D.h. die Angabe der Volt gilt für die max. Belastung in
Sperrichtung, die Ampere-Zahl für maximale Belastung in
Durchflussrichtung.

Genau.

Ist es dann also in Durchflussrichtung egal wieviel Volt
durchfließen, solange die max.1A eingehalten werden?

Ja.

Also sollte ich lieber eine 1N4002 100V/1A oder sogar 1N4003
200V/1A verwenden?

Praktisch habe ich schon ewig keine 1N4001 mehr gesehen.
Die Distis haben meist nur gerade 1N4004 und 1N4007 an Lager.
Der Preis ist meist sowieso für die ganze Baureihe der selbe.

Auch solltest Du an die maximal 85 Grad Temperatur im Auto
denken, was ich ausser fuer die Dioden nicht als kritisch
einschaetze.

Was meinst du mit max. 85°C

Durch die Diode fliesst ein Strom und du hast die Vorwärtsspannung an der Diode. Spannung * Strom ergibt Leistung, also Wärme.

MfG Peter(TOO)

#12

Vielen vielen Dank,
…
eine ganz kleine Frage hab ich noch am Rande *g*

Damit würde dieser Gleichrichter also der selben Dimension entsprechen als wenn ich 25A/200V-Dioden verbauen würde?..

Im Prinzip ja.

… Oder sind da, aufgrund höherer Spitzenströme, Dioden für höhere maximale Ströme verwendet?

Du darfst nicht vergessen, dass der Maximalstrom bei einem Brückengleichrichter für andere Bedingungen definiert ist als der Maximalstrom bei einer Einzeldiode.

Bei einem unter „Standardbedingungen“ laufenden Brückengleichrichter fließt der Strom immer gleichzeitig durch zwei Dioden (vom einen Wechselspannungsanschluß zum Pluspol und vom Minuspol zum anderen Wechselspannungsanschluß). Damit fällt in dem Gleichrichtersatz die Schleusenspannung von 0,7V bis 1V gleich zweimal ab und damit wird pro Ampere die doppelte Wärme erzeugt wie in einer Einzeldiode.

Daher kannst Du davon ausgehen, dass bei der Benutzung nur einer Diode des Gleichrichtersatzes der zulässige Dauerstrom größer als der zulässige Dauerstrom des Gleichrichtersatzes ist.

Bei einem impulsförmigen Spitzenstrom (z.B. bei einem Kurzschluss) trifft das nicht zu, da in diesem Fall die entstehende Wärme punktförmig auftritt und - bevor sie sich gleichmäßig über den Gleichrichter verteilen kann - in der gerade vom Strom durchflossenen Diode unzulässig hohe Werte annimmt.

Aber hier bewegen wir uns schon weit ins Gebiet der Theorie, also lass es jetzt gut sein.

Vielen Dank,
Gruß Matthias

Danke gleichfalls
merimies

#13

Hallo,

Hat das irgendwelche Nachteile wenn ich eine Diode gleich
größer Dimensioniere als benötigt? Also z.B. im meinen Fall
eine 3A/200V oder 5A/200V anstatt einer 1A/200V verbaue?

Gleiche Frage zur Spannung, bringt es Nachteile wenn man ein
zu große Voltzahl als benötigt, für die Sperrrichtung wählt?

Elektrisch nein, kann unnuetz teuer sein.

Wie sieht es überhaupt mit wärmeentwicklungen bei Dioden aus?

Die Spannung an der Diode in Flussrichtung ist 0,7 Volt, bei Temperatur etwas anders, aber aehnlich. Fliessen 2,5 Ampere, sind das 1,7 Watt, die die Diode erwaermen. Wieviel Ueber-Temperatur das ergibt, bestimmen Baugroesse und Waermeableitung oder Kuehlmoeglichkeit. Wieviel Temperatur in der Diode entsteht, da addiert sich noch die Umgebungstemperatur.
Ueberschlaegig, nimm eine die etwas mehr Strom vertraegt, und packe sie NICHT ein, so dass noch Luft vorbeistreichen kann, dann kommts wahrscheinlich hin.
85 Grad ist die Normtemperatur fuer Teile im Fahrzeuginnenraum, da wo zB der Tacho sitzt, unter der Scheibe.
Gruss Helmut

#14

Dankeschön,

Gruß Matthias

#15

Danke für die TOP Erläuterungen =)