Induktive Lasten

Induktive Lasten (Motoren, Relais, Spulen, Elektromagneten, etc.) haben die unangenehme Eigenschaft, dass beim Abschalten eines elektrischen Stroms ein Impuls in die dem "normalen" Stromfluss entgegengesetzte Richtung fließt. Dies kann zur Zerstörung anderer elektronischer Komponenten führen - bis hin zum Microcontroller. Zur Vermeidung des unerwünschten Effekts muss zwingend parallel zur induktiven Last eine Diode in Sperrrichtung geschaltet werden. Hierfür reicht - je nach Last und in einfachen Anwendungen - unter Umständen bereits eine Diode vom Typ 1N4007  bereits aus.

Während sogenannte Schrittmotoren nicht so kritisch sind, kann sich dies bei herkömmlichen DC-Motoren fatal auswirken! Strom, der durch einen elektrischen Leiter (z.B. den Wicklungsdraht des Motors) fließt, erzeugt immer ein elektromagnetisches Feld. Die magnetische Feldstärke H (für Henry) ist proportional zum Strom, die Spule speichert die magnetische Energie. Wird die Stromquelle nun ausgeschaltet, so ist der Strom nicht einfach plötzlich weg: Die sogenannte Selbstinduktion der induktiven Last sorgt dafür, dass der Strom zunächst weiterfließt und erst langsam abgebaut wird. Es entsteht aber eine Spannungsspitze, die der Stromrichtung entgegengesetzt ist und auf die Treiber (z.B. Transistoren, aber auch Mikrocontrollerausgänge) zurückwirkt. Sie addiert sich zur Betriebsspannung und überschreitet regelmäßig die spezifizierten Maximalwerte: Die Treiber werden zerstört.

Wird aber nun eine Diode parallel und in Sperrrichtung zur induktiven Last geschaltet, so wird die elektrische Spannung z.B. bei Siliziumdioden auf ca. 0,7V begrenzt: Diese Spannung ist so niedrig, dass der Treiber nicht mehr zwangsläufig zerstört wird.

Weitere Details zur Wirkung dieser Diode finden Sie im Internet, wenn Sie nach den Begriffen Freilaufdiode bzw. der englischen Variante Flyback Diode suchen. Die folgende Abbildung zeigt in dem rot hervorgehobenen Kasten, wie eine Freilaufdiode geschaltet werden muss.

Beachten Sie bei der Dimensionierung der Diode auch die Wärmeentwicklung. Besonders in geschlossenen Gehäusen kann die Temperatur so ansteigen, dass die spezifizierte maximale Temperatur verschiedener Komponenten überschritten werden kann. Es ist somit ratsam, nicht einfach eine beliebige Diode aus der Bastelkiste zu verwenden, sondern sie den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechend anzupassen.