Sperrzeit

Die Ausschaltzeit ist die Dauer, während der ein Schalter, Relais oder elektronisches Bauteil den Stromfluss unterbricht und in seinen nicht leitenden Zustand zurückkehrt. In der Praxis ist es die Zeitspanne zwischen dem Moment, in dem das Steuersignal endet, und dem Moment, in dem der Strom durch die Last tatsächlich aufhört zu fließen. Dieses Intervall verläuft nicht augenblicklich, da elektromagnetische und thermische Trägheit Verzögerungen erzeugen.

Die Länge der Ausschaltzeit hängt davon ab, was geschaltet wird. Ein mechanisches Relais benötigt nach der Spannungsabschaltung 10 bis 50 Millisekunden, um seine Kontakte vollständig zu öffnen, da der Anker zurückfahren und die Federspannung überwinden muss. Ein Halbleiterschalter wie ein MOSFET oder Thyristor kann je nach Typ und Schaltungsauslegung in Mikrosekunden oder Nanosekunden ausschalten. Eine Leuchtstofflampe kann dagegen Zehner von Millisekunden brauchen, um nach Stromabschaltung vollständig zu erlöschen, während eine Glühlampe fast augenblicklich abkühlt.

Auslastungsgrad und Schaltfrequenz

Die Ausschaltzeit ist mit der Einschaltzeit verbunden, um das Tastverhältnis einer Last zu bestimmen: den Prozentsatz eines vollständigen Zyklus, während dessen Strom tatsächlich fließt. Ein Relais, das 10 Mal pro Sekunde mit 50 Millisekunden An- und 50 Millisekunden Auszeit schaltet, hat ein Tastverhältnis von 50 Prozent. Die Schaltfrequenz, gemessen in Hertz, ist der Kehrwert der gesamten Zykluszeit (Einschaltzeit plus Ausschaltzeit). Schnelles Schalten im Kilohertz- oder Megahertz-Bereich ist in Schaltnetzteilern und PWM-Motorsteuerungen üblich.

Die Ausschaltzeit wird entscheidend in Anwendungen, wo Restwärme oder Magnetfeld zwischen Impulsen abgebaut werden müssen. In Schweißschaltungen kann unzureichende Ausschaltzeit zu Elektrodenverschmelzung führen; in transformatorgestützten Schaltungen erlaubt sie dem Kern, sich zurückzusetzen. Die Leistungsabgabe während der Ausschaltzeit ist typischerweise niedrig, aber Leckströme durch Halbleiter-Übergänge können bei hohen Temperaturen oder hohen Spannungen erheblich sein.

Der Begriff Ausschaltzeit stammt aus der Relais- und Automatisierungstechnik, wo elektromechanische Kontakte messbaren Zeit brauchten, um zu trennen. Er bleibt grundlegend für die Auslegung jedes Stromkreises mit Pulsemodulation, Tastverhältnissteuerung oder intermittierendem Betrieb. Techniker müssen die Ausschaltzeit bei der Berechnung von Wärmemanagement, Geräuschentwicklung und Reaktionszeit in Rückkopplungssteuerungssystemen berücksichtigen.