Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

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drachenfriedhof
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Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von drachenfriedhof »

hallo zusammen
ich lese seit meinem Lehrbeginn hier im Forum immer wieder ein wenig mit. Jetzt habe ich mich endlich mal angemeldet. Ihr könnt euch denken, dass es nicht ganz uneigennützig war ;)
Jedenfalls möchte ich einen elektronischen Unterbrecher für einen alten Funkeninduktor basteln, das der mechanische schon sehr abgenutzt und... naja... unzuverlässig ist.
Leider finde ich mich aber momentan gar nicht zurecht, womit ich beginnen soll: Welche Schaltung? Welche Bauteile? Erst berechnen? Und so weiter...
Am liebsten würde ich nicht gleich eine fertige Schaltung (Schema) von euch vor den Latz gelegt bekommen, sondern selber verstehen, warum und wieso was zu tun ist.
Ich habe jetzt vor mir mal zwei stinknormale LM555 liegen, um die Frequenz und die Pulsweite zu regulieren, weiss aber nicht, ob das mit denen realisierbar ist. (Denk wohl schon...)
Dann habe ich mir mal einen IRF640 MOSFET gegriffen, mit dem ich Schalten möchte, bin aber etwas verwirrt, was die DS-Spannung betrifft. Im Datenblatt steht min 200V. Ist diese Spannung relevant für mein vorhaben? denn wenn er ja voll durchschaltet, fällt da doch niemals so viel Spannung ab, und wenn er sperrt... tjoa, da bin ich etwas ratlos... denn der Funkeninduktor jagt ja 2 bis 12 A durch die Leitung. Und so wie ich mir das vorstelle durch den MOSFET. Hält so ein teil sowas aus?
Die Teile sind nicht fix, ich kann auch andere nehmen.
Würde mir jemand vielleicht ein wenig beratend zur Seite stehen?
...und das ist eine Abscheulichkeit in Nuggans Augen.
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Dr.Fakk
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Willkommen hier,
ich fasse mich kurz, heute bin ich sehr müde...
Ein Funkeninduktor und eine Zündspule sind sich sehr ähnlich, mach dich einfach mal über gockel zu verschiedenen Ansteuerschaltungen schlau.
Den IRF640 halte ich in Bezug auf die Spannungsfestigkeit viel zu schwach- ab 500 V aufwärts.
Und beim Strom kommts drauf an, wiviel der Induktor so zieht.
MfG
Micha
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drachenfriedhof
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von drachenfriedhof »

danke micha für deine Antwort!
Als ich mich nun auf die Suche per google gemacht hab, bin ich gleich als erstes auf diese Seite von hier gestossen: http://mosfetkiller.de/?s=zuendspulen
und da hab ich mir die Ansteuerung 2 gleich mal angesehen. Die sieht ungefähr so aus, wie ich mir das vorgestellt hatte und dann hab ich mir gleich mal das Datenblatt von diesem FET IRF460 angesehen. Wie du gesagt hattest hält der gute 500V aus und bis zu 21A. Wenn ich das richtig verstanden habe, sogar beim Pulsen bis zu 84A, was aber nicht so wichtig ist, da wohl kaum so viel Strom durch das Ganze strömt. (Oder können die Stromspitzen so hoch werden?)
Auf dem Funkeninduktor hats eine Plakette, darauf sind folgende Angaben:
Schlagweite: 120mm, 12V, 3-4A, Hergestellt in der DDR. Man finden im Net auf der Seite von Jogis Röhrenbude genau das gleiche Modell.
Wieviel Spannung muss denn der FET Aushalten und wieso? Sehe ich das richtig, dass sich die abfallende Spannung über dem FET (UDS) aus dem RDSon (Widerstand) multipliziert mit dem durchlaufenden Strom errechnen lässt? Ich weiss nicht, ob das wichtig ist.
Es steht auch, dass dies ein "Zerhacker" ist (FET). Das verstehe ich nicht. Soweit ich weiss, können Trafos „zerhacken“ indem sie aus Strom und Spannung neue Stromstärke und Spannung machen (zb. Eine hohe Spannung und wenig Strom auf der Primärseite in einen hohen Strom und wenig Spannung auf der Sekundärseite umwandeln.) Oder verwechsle ich das?
Ausserdem würde ich dann zusätzlich nochmal einen 555er dranhängen, damit ich die Pulsweite verändern kann. Ich gehe davon aus, dass ich einen Zweiten brauche? Wie und wo der hinkommt, weiss ich nicht, aber das seh ich mir gleich nachher noch an. Ach, aber bringt es das überhaupt? Mein Lehrmeister hat das gewünscht, aber es ist immer wieder gut, Dinge zu hinterfragen.
Brauch ich dafür eigentlich zwei Quellen? Einmal benötige ich ja irgendwas zwischen 12-50V (hab ich mir vom Schema abgekuckt) und für den 555er 9V.
Muss ich die Widerstände und Kondensatoren anpassen? Ausserdem sieht im Datenblatt vom LM555 die Schaltung für einstellbare Frequenz etwas anders aus. Da ist ein 10n Kondensator zwischen pin5 und Masse und ein weiterer zwischen Pin6 und Masse und diesen kann man gegebenenfalls anpassen in Verbindung mit dem Poti um die gewünschte Frequenz zu erhalten (f = 1,447 / (R1 + 2*R2) * C) (Quelle aus dem Datenblatt vom LM555). Sind die Pinbelegungen anderst bei unterschiedlichen Herstellern?
Ich habe übrigens irgendwo gelesen, dass der alte Unterbrecher (mechanisch) überbrückt werden muss. Was bedeutet das?
So! Mal genug Fragen fürs erste ;)

edit: Also, stand der Dinge sieht mittlerweile so aus:
Ich habe es nun hinbekommen die Frequenz und die Pulsweite zu verändern. Sobald ich zuhause bin, kann ich das alles zeigen (Fotos, Schema, genaue Werte...). Bin momentan noch dabei das ganze geschickt zu dimensionieren. Als nächstes wäre dann der Teil mit dem FET. Ich habe mir sagen lassen, dass ich dazu noch irgendwas zwischen Timer und FET hängen muss, damit der FET schnell genug schaltet, aber wie das aussehen soll, weiss ich nicht.
bei der Seite, die ich oben angegeben habe, würde mich interessieren, wofür ich eigentlich die beiden Widerstände sind (10k und 220 Ohm)? Denn die brauch ich eigentlich nicht, habe ich gemerkt. Wobei beim 220 Ohm Widerstand weiss ich es nicht, da ich bisher nur die Pulse messe ohne FET. Wahrscheinlich hat es damit zu tun, aber die Funktion vom 10kOhm Widerstand kapier ich nicht.
Dann schonmal vorweg habe ich noch 2Kondensatoren hinzugefügt. Einen zwischen den Pins, die für die Versorgung verantwortlich sind zur Stabilisierung und einen, der im Schema vom Datenblatt vom LM555 erwähnt wird. hier den Link zum Datenblatt, falls jemand nicht weiss, wovon ich rede:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm555.pdf
Da hab ich mir auch sagen lassen, dass der dazugehören muss, weils im 555er keinen Platz dafür hatte XD
Das wird langsam was! Weitere Fragen folgen bestimmt noch! Ich mach mir nur jetzt schon Sorgen wegen dem Gehäuse dafür, weil dafür dann eventuell Bohrungen und dergleichen nötig sind (zb. fürs Poti um die Frequenz zu verändern oder einfach nur um Verbindungslitzen hinauszuführen). Ich bin in solchen Dingen nicht so geschickt, aber da könnt ihr mir ja sowieso nicht helfen. ;)
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Dr.Fakk
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Vor den Mosfet sollte ein Treiber wenn du den LM555 verwendest, mit dem NE555 gehts auch ohne.
I(n diesem Fred
http://forum.mosfetkiller.de/viewtopic. ... 8&start=15
hat arc hunter ein Bild von einer Treiberstufe angehängt. R3 kannst du auf 47 Ohm verkleinern.
Und du kannst auch die Schaltung nach dem Datenblatt aufbauen, wenn du RA und RB als Poti ausführst lassen sich Puls und Frequenz einstellen, eben nicht unabhängig voneinander, an den Pins des IC sollten vor den Pots schon 1K Widerstände zum Schutz des ICs liegen.
MfG
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Thunderbolt
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Thunderbolt »

drachenfriedhof hat geschrieben:Sehe ich das richtig, dass sich die abfallende Spannung über dem FET (UDS) aus dem RDSon (Widerstand) multipliziert mit dem durchlaufenden Strom errechnen lässt?
Normalerweise wäre das richtig. Allerdings nur, wenn der FET einen widerstand als arbeitswiderstand hat. Bei deinem Induktor hast du eine mehr oder weniger große spule. Sobal der FET leitet fängt der strom an, langsam an zu steigen (spule lädt sich auf). Sperrt der FET jetzt wieder, will die spule den stromfluss aufrechterhalten. da der strom alledings am gesperrten FET "gegen die wand läuft" steigt die spannung immer weiter, bis entwerder auf der sekundärseite der Induktors ein überschlag stattfindet und die energie sich entladen kann oder der FET durchbricht (wird wieder leitend, weil die spannung zu hocht ist).
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drachenfriedhof
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von drachenfriedhof »

ACH! Ihr seid super!

Ich hatte dieses Weekend so viel anderes im Kopf, ich hatte mich gar nicht mehr damit beschäftigt. Jetzt setze ich mich wieder daran.

Letzte Woche hat das Dimensionieren nicht richtig funktioniert. Die errechneten Werte waren ja so etwas von falsch, dass ich eine Taktfrequenz von einem achtel Hertz erhalten habe oder etwas in die Richtung und so langsam solls nicht sein.
Ich habe meine vorangegangenen Texte hier nochmal durchgelesen und aus dem meisten wird ja wohl keiner schlau. Kein Wunder, dass mir von euch (und per e-mail) immer wieder angeraten wird, dieses und jenes mal durchzulesen. Aber versteht mich nicht falsch! Ich bin dankbar und lese mir alles durch. Ich habe schon vieles neues gelernt.

Jetzt bin ich immernoch ein User, der seine Beiträge erst freischalten lassen muss, so werde ich den Stand und meine nächsten Schritte diesen Vormittag hier aufzeichnen, da dieser Beitrag eventuell sowieso erst nachmittags freigeschaltet wird. (Überhaupt kein Vorwurf!) Ich hoffe, das sieht dann etwas geordneter aus. ;)

Stand ca. 9Uhr:
Auf meinem Platz liegen: Ein Netzgerät, ein Multimeter, ein Experimentierboard, einige Verbindungskabel, meine Unterlagen, 2 LM555, zwei verschiedene Potis, einige Kondensatoren und einen beliebeigen Widerstand.
Ich werde erst mal meine Schaltung nochmal aufbauen und ein weiteres Mal versuchen die Widerstände korrekt zu dimensionieren.

Für den ersten Teil (Frequenz):
[ externes Bild ]
Diese Schaltung habe ich mir als Vorbild genommen. Den 10kOhm Widerstand habe ich weggelassen, da ich dessen Funktion immernoch nicht weiss und er aus meiner Sicht keinen Sinn hat.

Stand ca 10Uhr:
Der erste Teil ist aufgebaut und per Zufall liege ich mit meiner Messung gar nicht zu weit daneben.
Soll: f(min)=1Hz, f(max)=500Hz...550Hz, Pulsbreite(min)=100us, Pulsbreite(max)=880us, Periodendauer(max)=1.76ms
Momentanes Ist: f(min)=227Hz, f(max)=640Hz, Pulsbreite(min)=3.66ms, Pulsbreite(max)=800us, Periodendauer(max)=4.4ms
Poti geht bis 200kOhm, Widerstand=51kOhm, Kondensator=22nF (Mir wurde sogar ein 220nF vorgeschlagen, hab aber grad auf Anhieb keinen gefunden...)
Ich tausche jetzt mal den Kondensator gegen die grössere Version (220nF) aus und kuck mir mal an, wie sich das ganze verhält.
*austausch*
Das hat mir jetzt die Frequenz extrem heruntegesetzt. Vorher war viel besser. Also wieder rein mit dem alten Kondensator.
MAl sehen was passiert, wenn ich mit den Widerständen spiele. (Das hab ich alles auch schon gemacht, aber diesesmal mache ich mir Notizen!)

Stand ca 11Uhr:
Mit der Formel f=1.44/((Ra + 2*Rb)*C) komm ich ja gar nicht zurecht!! (Formel ist aus dem Datenblatt vom LM555.) Ich wollte die Festwiderstände mal wieder für die Höchstfrequenz berechnen, aber das Ergebnis ergab in der Realität nicht mehr als 100Hz. Also habe ich jetzt so lange ausprobiert, bis es ungefähr gestimmt hat. mit meiner jetzigen Schaltung schaffe ich es auf 33Hz...510Hz. C=220 (Ja, ich habe doch den genommen), Ra=670 Ohm (ergibt eine negative Pulsweite von ca 100us), Rb(fix)=12k Ohm (ergibt eine maximale Frequenz von 510Hz) und das Poti, das mit diesem Rb in Serie ist, hat momentan 200k Ohm, aber damit komme ich nicht ganz so weit hinunter. Vielleicht reichen 33Hz als tieftste Frequenz auch. Ich probier gleich noch kurz einen höheren Poti, mal sehen, ob ich auf 1Hz komme.

Und noch etwas, zu dem Micha was geschrieben hatte:
Ich glaube, dass sich mit zwei Timer, die Pulsweite und Frequenz unabhängig voneinander einstellen lassen. Zumindest hatte ich letzte Woche den Eindruck, als ich es endlich hinbekommen hatte. Vor dem Poti hats nun einen Widerstand ;)
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Geht mit zwei 555ern schon , doch kannst auch den 556er nehmen oder gleich den 494er ;)
Ich hab ja geschrieben:
Micha29 hat geschrieben:wenn du RA und RB als Poti ausführst lassen sich Puls und Frequenz einstellen, eben nicht unabhängig voneinander
Dürfte für den Induktor reichen, denn eigentlich stellt man den Puls und Frekwens so ein, daß an der Primärspule maximale Spannung anliegt.
MfG
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von ebastler »

Ich verwende für solche Anwendungen gerne den TL494 in Minimalbeschaltung (siehe Plan):
494 minimal.jpg
494 minimal.jpg (74.21 KiB) 3418 mal betrachtet
R3 regelt - über den DTC-Eingang - die Pulsweite des Chips, wobei du von 0% bis 97% ontime haben solltest (3% integrierte deadtime), R2 (dessen Beschriftung aus irgendeinem Grund neben C1 steht) regelt die Frequenz. Es wäre sinnvoll, einen Widerstand von 1kOhm in Serie zu R2 zu schalten, weniger als 1kOhm am RT Pin mag der 494 nicht.

Die Frequenz bestimmt sich aus C1 und R2 folgendermaßen: fosc= 1/(RT*CT), werte in Ohm und Farad.

Ich habe einen simplen Treiber bestehend aus einer Komplementärstufe dazugemalt, der ist simpel und relativ zuverlässig!

lg

Ach ja, alle Werte sind irgendwie aus der Luft gegriffen und nicht wirklich zwingend. Wenn du den baust, nimm, was du zur Hand hast.
Nur R1 und R3 sollten gleich groß sein, damit am DTC Pin 0-2,5V anliegen (0-97% Ontime über den vollen Regelbereich des Potis verteilt).

Ich würde als FET eher etwas größeres nehmen, das auch etwas mehr Spannung aushält. Der altbekannte IRFP460 sollte nicht die schlechteste Wahl sein.
Antiparallel dazu halt noch eine dicke Freilaufdiode (etliche Ampere bei einigen hundert V, fast recovery) und, eventuekll, eine TVS (Suppressordiode), deren Spannung ein Stück unter der des FETs liegt. In meiner SSTC sind 600V MOSFETs und 440V TVS eingebaut.
"A condition where insufficient dead time exists is a destructive condition."
Texas Instruments, TL494 Appnote, Kapitel 4.4.2
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Dr.Fakk
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Das ist mal eine schöne Zeichnung ;)
Doch ich rate von einer TVS oder Freilaufdiode ab, die macht ja die schönen Spannungsspitzen zunichte, die ja gewünscht sind um eine möglichst hohe Spannung sekundär zu bekommen :(
Da hilft nur ein genügend spannungsfester Mosfet oder Bipo.
Und antiparallel ist nicht Freilauf
http://thinksilicon.de/28/Die-Freilaufdiode.html
http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 208031.htm
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von arc hunter »

Micha29 hat geschrieben:Das ist mal eine schöne Zeichnung ;)
Doch ich rate von einer TVS oder Freilaufdiode ab, die macht ja die schönen Spannungsspitzen zunichte, die ja gewünscht sind um eine möglichst hohe Spannung sekundär zu bekommen :(
Da hilft nur ein genügend spannungsfester Mosfet oder Bipo.
Und antiparallel ist nicht Freilauf
http://thinksilicon.de/28/Die-Freilaufdiode.html
http://www.elektronik-kompendium.de/sit ... 208031.htm
da sind wir wider beim Thema xD ohne Freilaufdiode is dein Fet ganz schnell ein nutzloses stück Silizium!
Und Antiparallel bedeutet wie wir schonmal Diskutiert hatten, Parallel zu einem anderen Bauteil doch in umgekehrter Richtung..
Ich bin nicht faul, ich befinde mich nur im Energiespaarmodus..

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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Wenn er genügend Spannungsfestigkeit hat, eben nicht, das ist eine Frage der Dimensionierung.
Es gibt auch Mosfets die über 1kV aushalten.
Hast du in den links gesehen, wo die Freilaufdiode sitzt?
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von arc hunter »

Micha29 hat geschrieben:Wenn er genügend Spannungsfestigkeit hat, eben nicht, das ist eine Frage der Dimensionierung.
Es gibt auch Mosfets die über 1kV aushalten.
Hast du in den links gesehen, wo die Freilaufdiode sitzt?
Ich weis, was eine Freilaufdiode ist und ich weis auch, wie man diese Einbaut... Allerdings treten durch die Gegeninduktion Spannungsspitzen auf, die die DS-Betriebsspannung bei weitem Überschreiten.
Z.b. ein IRFP 250 Hält 200V an der D-S Strecke aus.. wenn der Fet abschaltet, liegt am Fet eine Spannung umgekehrter Polarität an die ein vielfaches der Schwingkreisspannung beträgt.. (Für den fall, dass man eine Spule damit speißt.)
Nimmst du jetzt z.B. nen 2SK261 (Uds=1000V Ids=8A) wirst du keinen Erfolg mit deiner Zündspule haben. Auch wenn der Fet etwas überdimensioniert ist (von der Spannung her) wird er ziemlich schnell den Geist aufgeben. Mit einem RDSon von 1,7Ohm und warscheinlich sehr langsamen Schaltzeiten(T on =40ns T off=100ns;) ist er für diese Anwendung eher ungeeignet.
Da mit steigenden Sperrspannungen die Schaltfrequenz und vorallem der RdsON steigt, wird der Ansteuerungsaufwand wesentlich größer, als einfach ne uf408 an die DS-strecke zu löten..
Zuletzt geändert von arc hunter am Di 23. Apr 2013, 09:46, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von Dr.Fakk »

Aha, ist einleuchtend ;)
Oder ich nehm einen Bipo aus ner Zeilenendstufe.
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von arc hunter »

Micha29 hat geschrieben:Aha, ist einleuchtend ;)
Oder ich nehm einen Bipo aus ner Zeilenendstufe.
ou, habs immer noch nicht ausprobiert :( Hab aber gestern neue DST's bekommen..wenn ich dran denke probier ich das heute mal aus!

Da du ja viel mit Bauteilen aus Zeilenendstufen zutun hast, weist du villeicht, was es mit diesen Bauteilen aufsich hat, die in Älteren TV geräten verbaut waren.. Bin momentan in der Schule und hab die Bezeichnung nicht im Kopf...
Es ist ein 7Beiniges Bauteil (glaube es waren 7), welches meißtens auf dem Kükö des Endstufentransistors angebracht ist... Das mittlere Beinchen ist weiter von den anderen entfernt und die Bauteilmasse.

Code: Alles auswählen

 
 __________
|       O       |
|                |
|                |
|                |
|                |
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|                |
|__________|
  |||   |  |||
  |||   |  |||
Ich glaube, es handelt sich dabei um eine integrierte Steuerung für den Zeilenendstufen Transistor, welchen man mit wenigen Bauteilen beschalten kann um ein Signal für den Transistor zu generieren.
Wenn ich daheim bin, schau ich nochmal nach der Bezeichnung ;)


eit: grr, why klapt der code nicht -.-
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kilovolt
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Re: Elektronischer Unterbrecher für einen Funkeninduktor

Beitrag von kilovolt »

Freilaufdioden sollte man immer verwenden, denn die Selbtsinduktionskicks können mehrere kV betragen, je nach Schnelligkeit des Abschaltens. Das killt auch bipolare Transistoren früher oder später. Es mag sein, dass es etwas länger dauert bis zum Crash, weil bipoare Transistoren wesentlich langsamer sind und daher auch die Amplitude der Selbstinduktionsspitzen etwas tiefer liegt, aber irgendwann macht's immer bumm, wenn die interne Bodydiode des Transistors nicht schnell genug ist oder zu heiss wird. Auch Zeilenendstufen von Röhren-TVs und -Monitoren haben Freilaufdioden verbaut.

Die TVS-Dioden sind gut, aber nicht zwingend nötig.

Gruss kilovolt
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