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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wenn Funkenstrecke zu groß geht der FET kaputt !?


Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ich habe die Tage einige Versuche mit einer Zündspule unternommen und
inzw. 2 Transistoren über den Jordan geschickt(Sperren nicht mehr). Das
war einmal ein IRF 740 und ein IRF 830 diese sind ja für 400 bzw. 500V
ausgelegt. Ich kann nicht genau ausmachen ob ich sie einfach überlastet
habe oder obs passiert ist weil die Funkenstrecke zu groß gewählt wurde
und kein Funke mehr übersprang. Ich stelle mal die Fragen nummeriert
weil sonst meist was offen bleibt.

1. Weiß jemand was da passiert sein könnte?
2. Ist es schädlich für den Transistor wenn die Zündenergie nicht
abgeleitet wird(kein Funken aufgrund zu großer Funkenstrecke)?
3. Soll ichs einfach so lassen und nen spannungsfesteren Fet nehmen
z.b. 1200V
4. Oder wie im 2ten Bild den Eingang gegen Überspannung zu schützen
5. Mein Netzteil hat das ganze ausgehalten, ist das normal, ein
Glücksfall.

Ich habe ne ganze Stunde damit rumprobiert war auch alles gut gekühlt
und durch kurze Einschaltimpulse sollte eine Überlastung des Fet's
ausgeschloßen worden sein. Also die Schaltung funktionierte erst
einwandfrei. Der Schalter wird eh durch den ersetzt der dann seine
Impulse über einen Optokoppler und BC109 an den Fet schickt.

Edit: Beim Zeichnen ist es mir gerade aufgefallen das ich die
Funkenstrecke auf der falschen Seite "geerdet" habe.
5. Das muss doch bestimmt direkt an GND statt auf den Drain-Anschluß
oder?

Bild 1 = Versuchsaufbau, Bild 2 = korrigiert aber leider kein IRF mehr
zum testen da.
http://people.freenet.de/Thomasoly/Z%FCndversuch.png
http://people.freenet.de/Thomasoly/Z%FCndversuch2.png

Autor: Chris (Gast)
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Hallo,

zu 1 und 3:
Die Spannung kann sich ungehindert über dem FET aufbauen. Dies ist
bedingt durch die SChaltung.

Außerdem vermute ich, daß die Revers-diode, die sich im FET drinnen
befindet zwar schön in der anderen Richtung leitet, dies aber zum
Beginn des Spannungsrückschlages zu langsam macht. Bis die Revers-Diode
endlich leitet, hat sich die Spannung schon über den maximal zulässigen
Wert des FETs aufgebaut, was er nicht verkraftet.

Abhilfe: schnelle !!! Diode BYV27 oder ähliches parallel zur
Primärspule in Sperrichtung schalten, um den Spannungsimpuls
abzufangen.

zu bild2:
D1 entfernen und die besagte schnelle Diode in Sperrichtung parallel zu
Primärspule schalten.

Gruß

Autor: Benedikt (Gast)
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@Chris:
>Abhilfe: schnelle !!! Diode BYV27 oder ähliches parallel zur
>Primärspule in Sperrichtung schalten, um den Spannungsimpuls
>abzufangen.

Guter Witz !
Man fängt zwar den Spannungsimpuls ab, aber genau den will man doch bei
einer Zündspule !

@Thomas O.
Versuch mal einen Varistor mit 200-250V parallel zur Source Drain
Strecke zu schalten, der sollte die Spannung auf rund 400-500V
begrenzen.

Autor: Chris (Gast)
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Jau, stimmt auch wieder.

Autor: Weihnachtsmann (Gast)
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Hallo

Wäre es nicht besser man würde den positiven Eingang schalten und nicht
die Masse ?

Gruss

Der Weihnachtsmann

Autor: Benedikt (Gast)
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@Weihnachtsmann
Nein, dann bekommt man eben einen negativen Impuls an Drain, der weit
unter 0V geht.
Eine andere Möglichkeit die Spannung zu begrenzen, ist eine 400V
Z-Diode zwischen Drain und Gate: Wird diese leitend, wird auch der
MOSFET leitend und schützt sich quasi selbst indem er die Spannung
begrenzt. Allerdings muss dann dann auch wieder das Gate schützen usw.
Am einfachsten geht es immer noch mit einem Varistor.
Alternativ kann man auch einen Kondensator parallel zu Drain-Source
hängen. Dieser bildet dann mit der Spule einen Schwingkreis und dämpft
so die Spannungsspitze. Wenn man alles richtig abstimmt und den MOSFET
mit der richtigen Frequenz ansteuert, kann man einen 10cm
Dauerlichtbogen erzeugen (bei rund 200W Input...)
Damit habe ich einen Anrufbeantworter über 2 Wände hindurch steuern
können:
Zündspule an: Anrufbeantwortet schaltet sich ein/aus. Allerdings nur
ein paar mal, jetzt macht er garnichts mehr...

Autor: crazy horse (Gast)
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hab jetzt nicht alles gelesen - falls schon erwähnt, einfach
ignorieren.
-das ideale Schaltglied sind IGBTs, ich muss muss mal schauen, welche
ich verwendet habe (HGTPirgenwas)
-auf jeden Fall muss das Gate ordentlich angesteuert werden, der Kram
mit Kontakt und Widerstand nach Masse ist nicht unbedingt das Wahre.
Insbesondere das Sperren geht zu langsam, das erzeugt zuviel
Verlustleistung im FET (der kann thermisch zerstört werden, ohne dass
er aussen überhaupt warm wird), ausserdem sinkt die Zündenergie
-je nach Zündspule sollte die Aufladung mit Monoflop zeitlich begrenzt
werden, geht die Zündspule in die Sättigung, steigt der Strom enorm an.

Autor: peter dannegger (Gast)
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Parallel zum FET muß eine Schutzdiode, z.B. 1,5KE440A (=440V) und der
FET sollte dann mindestens 600V fest sein.


Peter

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

Crazy horse: Warscheinlich HGTP14N40F3VL, aber wo bekomme ich den her,
wenn ich nur eine Hand voll brauche?

Hab das ganze nochmal neu gezeichnet und gleich das ganze mit nem
Optokoppler gemacht jetzt sollte das doch einigermaßen gehen.
Die Diode vor der Spule hab ich reingesetzt damit mein Netzteil nichts
abbekommt. Oder langt da dieser Varistor den ich als Z-Diode D5
gezeichnet habe. Ist ein Varistor eigentlich schnell genug oder sind
die doch arg verzögert?

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Thomas,

die Diode D5 (oder Varistor) ist falsch angeschlossen, sie muß an
Drain und Source, also parallel zum Transistor. Hat dir aber Peter
schon geschrieben.
Da wo sie im Moment sitzt haste keine Hochspannung.

Volker

Autor: Volker (Gast)
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Wie groß ist eigentlich R1 ?
Wie crazy horse schon erwähnte, sollte da eine anständige
Gate-Ansteuerung rein. (Gate nur mit R1 entladen ist nicht das "Gelbe
vom Ei")
Wie sieht deine Optokopplerbeschaltung aus?
Wie lange tust du aufmagnetisieren, bist du die Sicher, dass du den
Übertrager nicht in die Sättigung fährst?



Volker

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also die Aufladung kann ich ja mit dem µC machen wie ich sie brauche.
Aber so ein paar mSek. aufladen reicht da.

Was passiert denn wenn sie in die Sättigung fährt? Da sinkt doch nur
die Stromaufnahem der Spule etwas und sie erwärmt sich übermäßig oder
passiert da noch was anderes?

Wie sollte man den die Gatekapazität umladen wenn nicht über einen
Wiederstand? R1 ist ca. 800 Ohm also das max. was ich einem 1/4W
Wiederstand bei 12 Volt abverlangen kann, evtl. war das zuviel für den
kleinen und ich muss mal ne Nummer größer nehmen.

@Volker: Es entsteht doch auch auf der Primärseite ein Spannungsimpuls
und diesen wollte ich halt auf 400V begrenzen. Werde das korrigieren da
kann ich ja auch nen Nummer kleiner wählen also Varistor mit 100V oder
so das würde doch den Transistor auch etwas entlasten.

Autor: crazy horse (Gast)
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Kommt die Zündspule in die Sättigung, wirkt nur noch der Ohmsche
Widerstand der Wicklung (kann deutlich unter 1Ohm liegen) - was dann
mit deinem Mosfet passiert, kannst du dir ausmalen.

Die beste Variante sind spezielle Mosfet-Treiber, geht aber auch mit
anderen Schaltungen, selbst mehrere parallelgeschaltete CMOS-Gatter
oder  andere Schaltungen (OP, diskret). Wichtig ist eine sog.
push/pull-Endstufe, also aktiv H-Pegel ans Gate schaltet und ebenso
aktiv nach Masse schaltet.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ja deswegen will ich einen FET oder IGBT der das auch abkann. Spule hat
0,6 Ohm also 14V/0,6= 23 Ampere ich bräuchte einfach ein kräftiges Teil
das das auch mal ne Sekunde abkann. Bei mir im Auto wird die Spule erst
nach 6 Sek. abgeschaltet damit sie nicht "veglüht". Also nur für den
Notfall die wird natürlich nicht so lange aufgeladen.

Autor: Volker (Gast)
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Hallo Thomas, natürlich entseht auch auf der Primärseite ein
Hochspannungsimpuls, aber am Drain und nicht da wo du die Diode erst
eingezeichnet hast.
Damit der Strom nicht ins Nirvana geht, wenn du zu lang aufmagnetisiert
(Sättigung) kannst du zwischen Source und GND einen
Widerstand (Shunt) einbauen. Dann kannst du den Spannungsabfall
auswerten und den Fet rechzeitig abschalten.
Beispiel: R=0,5 Ohm, I=1A --> U=0,5V also wenn an R 0,5V abfallen wird
absgeschaltet, somit hast du eine Strombegrenzung.
Wichtig ist aber, dass dein Fet komplett abschaltet wird und nicht
irgendwo im halboffenen Zustand hängenbleibt. (5A detektiert--> Fet aus
bis Übertrager seine Energie abgegeben hat).
Werte sind nur Beispiele.

Volker

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

ist mir klar das ich vol abschalten muss. Im nachhinein denke ich das
der Wiederstand überlastet wurde und irgendwann den Fet nicht mehr voll
gesperrt hat.

Was passiert jetzt eigentlich mit der Hochspannung wenn kein Funke
springt weil die Funkenstrecke zu groß war. Schlägt diese evtl. auf
Drain ein und zerstört mir den FET?

Autor: Michael (ein anderer) (Gast)
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Welches Windungsverhältnis hat der Trago?

Die Spannung in der "Ladewicklung" steigt nach dem Ausschalten des
Fets natürlich auch an, und zwar nach dem Windungsverhältnis. D.h. wenn
Du einen 1:1 Trafo verwendest, funktioniert das überhaupt nicht.

Zusätzlich hat so ein Trafo auch noch eine Streuinduktivität, die immer
eine Spannungsspitze an der Pirmärseite erzeugt. Diese Spannungspitze
must Du abfangen.

Google mal nach "Snubber".

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

das ist mir schon klar die Induzierte Spannungsspitze wird
transformiert.

Unter Snubber habe ich Kondensatoren gefunden die das ganze etwas
"aufsaugen".

Kann mir nochjemadn dazu was sagen
"Was passiert mit der Hochspannung an der Sek.-Wicklung wenn kein
Funke
springt weil die Funkenstrecke zu groß war. Die muss doch irgendwo hin,
evtl. hat diese mir den FET zerstört weil das ja einige KV's sind.

Also ich denke mein Problem liegt entweder am Löschwiederstand, das der
überlastet war oder und das eher warscheinich das die Hochspannung der
Sek.-Seite den FET zerstört hat. Habe jetzt mal die Schutzdioden,
Varistoren, stärke Wiederstande und noch einige IRF's bestellt und
dann werde ich mal weiter sehen.

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

werde statt den IRF lieber ein paar IGBT bestellen.
Was sagt ihr zu diesem Teil IRG4BC40U
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir...
denke der kann einiges mehr ab als so ein IRF730.

Das mit dem Optokoppler hab ich noch garnicht gemacht. Habs mir so
vorgestellt, einfach nach dem Optokoppler nen BC109 dahinterklemmen der
mir dann die 12V aufs Gate gibt oder beim durchschalten das Gate über
einen Wiederstand zur Masse zieht.

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