www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spule mit einem Fet steuern,wie schütze ich vorÜberspannun


Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
http://www.freak5mynew.no-ip.info/muell/Zuendspule.gif
Bei der Spule handelt es sich um eine Zündspule von Bosh aus einem
Golf2. Die Primärwindung hat nur 2 Ohm. Da meine Transistorsammlung
sich auf die Typen wie den BC547 beschränkt habe ich ein Fet
(IRF5305)genommen, welches auch keinen Drop erzeugt.
Obwohl ich eine Freilaufdiode eingesetzt habe, welche nicht zerstört
wurde(die hält bis zu 1000V aus) ist der Fet zerstört worden. Wie kann
ich meinen Fet besser Schützen? Sollte ich die 12V und GND Leitung noch
mit einem Elko versehen? Muss der Fet einfach spannungsfester sein?

Autor: Weihnachtsmann (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schnellere Diode ?

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das der fet zerstört ist, meine ich daran zu erkennen, dass der ausgang
normal funktioniert, wenn ich einen anderen Fet an die Eingänge des
eingelöteten Fets halte. Außerdem hat die Schaltung vorher auf hohen
Frequenzen funktioniert. Der Funke betrug aber nur einen Bruchteil
eines Millimeters. Als ich mit der Frequenz auf die 300Hz zugehen
wollte hat es den Fet anscheinend erwischt.

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Diode wurde extra für diesen Zweck irgendwo empfohlen, glaube ich
wenigstens, da es einmal die einzigste Dioden für diese Spannung ist
und da sie mit 50ns recht schnell ist oder ist das langsam?
http://de.farnell.com/jsp/endecaSearch/partDetail....

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Benedikt (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Davon abgesehen ist die Schaltung komplett falsch aufgebaut:
Die Spule soll beim Abschalten eine hohe Induktionsspannung erzeugen,
was sie aber nicht kann da die Diode die Spannung auf 0,7V begrenzt.
Durch die Streuinduktivität und das Übersetzungsverhältnis werden auf
der Sekundärseite ein paar 100V bis etwas über 1kV daraus.

Nimm einen MOSFET der mindestens 500V verträgt (z.B. IRF840) und
schalte anstelle der Diode einen Varistor mit etwa 200V parallel.

Oder lass die Finger von solchen Versuchen, wenn du nocht nicht so weit
bist...

Autor: Wiesi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Zu beachten (was die Funkenlänge betrifft) ist, dass man für
Zündspulen keine Freilaufdioden im normalen Sinn (wie bei Relais)
verwendet. Denn schon an der Primärwicklung muss sich eine Spannung
von bis zu 300V aufbauen (was dann von der Zündspule um ca. den
Faktor 100 hochtransformiert wird).

Besser ist ein Hochspannungsmosfet und ein MOV oder eine Transil
als Überspannungssschutz.

   Wiesi

Autor: Wiesi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
(Verflixt, Benedikt war schneller :-)

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
4ns und 75V die Spule bekommt normalerweise 12V ist das schnell genug?
Wird die Diode das verkraften?
http://de.farnell.com/jsp/endecaSearch/partDetail....

Autor: Spirit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie Benedikt schon gesagt hat, ist die Schaltung schon einmal falsch! Du
 musst die Spule + Diode bei einem N-Channel, wie du ihn verwendest, in
den DRAIN-Zweig legen; also das Ganze nehmen und nach oben versetzen!
Einen N-channel schaltet man mit U_Gate > U_Source (hier GND).

Dann benötigst du, wie bereits schon mehrmals erwähnt, eine
spannungsfestere Diode oder nen VCR.

Autor: Spirit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
[Edit) sorry, mein Fehler. Du hast das Symbol gedreht -- hatte mich
verschaut. Überlies den ersten Teil :)

Autor: Wiesi (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wie auch schon Benedikt gesagt hat, ist deine Schaltung vom
Ansatz her verkehrt.

Schau mal z.B. da: http://members.misty.com/don/igcoilhv.html

Autor: Spirit (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aber dann stimmts trotzdem nicht. DRAIN gehört über die Spule an U+ und
Source gehört an GND!! (siehe anhang)

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Als Varistor muss ich also etwas haben, was möglichst auch Spannungen
bis zur Maximalgrenze des Fets durchlässt, wie das hier.
http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=14QAl30dS4A...

@Benedikt: Das ist ein P-Kanal :-)
Ich habe die Zündspule vorher eher als Transvormator verstanden.
Also ist das hier die perfekte Lösung, oder:
http://www.infogr.ch/roehren/zuendspule/zsp_1_08.jpg

Ich habe etwas gesucht. Der Transistor hält 1700V aus, schaltet in 2ns
und hat auch noch die Fähigkeit einige A durchzulassen.

Auf der Seite steht, dass der diesen zufällig in der Schublade hatte.
Dafür ist das Datenblatt aber ziemlich selten :-)

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also, so wie der Schaltplan gezeichnet ist, ist das natürlich Murks, da,
wie schon gesagt, die Mosfet-Zündspule-Kombination verkehrt herum gepolt
ist.

Wenn Du die Schaltung wirklich so gebaut hast, passiert folgendes:

Über die Body-Diode in Deinem Mosfet fließt ein oller Gleichstrom durch
die Zündspule. Der Strom wird ausschließlich durch den Serienwiderstand
der Zündspule sowie dem Spannungsabfall an der Body-Diode des Mosfets
begrenzt.

Wenn die Schaltung so an einer Autobatterie hängt, wird der Mosfet nach
wenigen Sekunden knallheiß weil da so rund 5 Ampere fliessen und brennt
durch. Der Stromfluss wird unterbrochen und die Zündspule induziert
einen Peak von 100 Volt oder mehr. Der Peak knallt dann auch noch auf
das Gate des Mosfets durch und der Mosfet ist jetzt zweimal kaputt...

Falls Deine Zeichnung falsch ist, und in Wirklichkeit Drain und Source
vertauscht sind, passiert folgendes:

Die Gatespannung sorgt für irgendeinen krummen Strom durch den Mosfet
über die Spule. "Krum" deswegen, weil der Strom durch die Spule einen
Spannungsabfall erzeugt, der der Gate-Source-Spannung entgegen wirkt.

Wenn nun der Mosfet abschaltet, passiert folgendes:

Die Zündspule induziert eine negative Spannung zwischen Source und
Masse. Theoretisch sollte die Diode diese Spannung begrenzen. Da die
Diode doch aber etwas Zeit benötigt, ist diese Spannung ruckzuck
(Nanosekundenbereich) auf -8 Volt. Nun liegt das Gate aber über R2
inzwischen auf +12 Volt, dazu kommen noch die -8 Volt der Zündspule, so
dass nun schon 20 Volt Differenz zwischen Gate und Source anliegen.

Naja, und noch ein paar Volt mehr an der Zündspule, bis die Diode
endlich einen Teil des Stroms ableitet, und schon schlägt die
Gate-Source-Strecke durch (maximal Spannung 20 Volt) und der Mosfet ist
kaputt...

Nun, die Diode hat sich in der Zwischenzeit zum Leiten überreden
lassen, und verheizt nun die ganze Energie, die im Magnetfeld der
Zündspule gespeichert ist, in Wärme.

Darum bekommst Du auch nur so einen mickriken Baby-Funken.

Wie's zu beheben ist, haben andere hier schon beschrieben.

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Freak5

> @Benedikt: Das ist ein P-Kanal :-)

Tja, in Deinem Schaltplan ist aber ein N-Kanal eingezeichnet...

Vielleicht solltest Du erstmal einen korrekten und der Wirklichkeit
entsprechenden Schaltplan aufzeichnen....


@Spirit:

Deine Schaltung wird auch keinen Funken, bzw. nur einen mickrigen
Baby-Funken, erzeugen. Warum, haben andere schon in diesem Thread
beschrieben...

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Richtig eingebaut habe ich das Fet. Sonst hätte ich bei den hohen
Frequenzen, wo die induzierte Spannung noch nicht groß genug war ja
keinen Minifunken erzeugen können. Als PWM kann man die Schaltung auch
benutzen, was ja auch nicht funktionieren würde, wenn ich die Bauteile
verkehrtherum eingebaut hätte.

Ich werde mir dann in der nächsten Zeit einen genügend spannungsfesten
Transistor nehmen und mit einem Varsistor kombinieren.

Ich denke, dass die Power-Fets für diese Aufgabe auch nicht die beste
Löskung sind. Sie sind nicht schnell genug, da die höhe dieser
rückinduzierten Spannung ja auch entscheident ist. Ein normaler
Transistor wäre vielleicht besser. Ich schaue mal, was billiger kommt.

Danke für die Hilfe :-)

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich denke, das ein Oszilloskob jetzt helfen könnte. Damit kann man
wenigstens sehen, was am Ausgang anliegt, bevor man es an die Spule
anschließt, auch wenn ich das Fet richtig eingebaut habe würde ich den
Spannungsverlauf interessant finden.

Autor: Spirit (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Unbekannter: ja, statt der Diode die beschriebenen VCRs einsetzen;
aber die Spule gehört in den Drainzweig!

Nach dem Prinzip funktionieren auch KFZ-Zündungen; statt dem
MOS-Schalter ist halt ein Nockenschalter drin, welcher den
Zündzeitpunkt vorgibt.

Autor: tester (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So ich das richtig verstehe, willst Du nur kurz deine Brennkammer
zünden. Da würde ich einen OBIT (Oil Burner Ignition Trafo = Zündtrafo
eines Heizölbrenners) oder einen MOT (Microwave Oven Trafo) oder einen
NST (Neon Sign Trafo) nehmen.
Findet man auf jedem Schrottplatz  Wertstoffhof  Elektro- /
Heizungshändler. Frag mal freundlich.
Auch die Tesla-Spulen-/Hochspannungs-Freunde verwenden sowas.
Oder Du nimmst aus einem Auto eine fertige (Hochleistungs-)Zündanlage.

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Coil-Driver-IGBT's oder gleich aus dem Golf oder nem anderen Fahrzeug
das Steuerteil(die mit 3-4 Anschlüssen->Darlington-Transistoren) für
die Spulen mit nehmen. Ist meist an die Zündspule geschraubt. Hat man
keine Probleme.

MfG Barti

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Freak5,

wozu ein Osilloskop? Ich habe Dir doch beschrieben, was in Deiner
Schaltung passiert. Mein Posting nicht gelesen? Oder nichts verstanden?

Autor: Freak5 (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Doch schon, aber dann kann man sehen, ob der Fet schnell genug ist.
Ich will ja keine Sinusspannung, sondern ein abrubtes Abschalten.

@Gast: Ich bastel mir den Treiber lieber selbst. Dann kann ich den mit
dem AVR in variabler Frequenz zusammenstecken und auch mit höhreren
Spannungen experimentieren usw. so kompliziert ist es auch wieder
nicht, besonders wenn man die Lösung gesagt bekommt.
Danke aber für den Tipp. Mein Freund wollte auch eine Fernzündung
haben. Irgendwas wollte er damit machen, aber er kann das nicht selber
bauen. Ihm könnte ich ja so ein IGBT geben.

http://www.infogr.ch/roehren/zuendspule/default.htm
Sowas könnte ich mir mit der AVR-STeuerung dann ja auch basteln.
Sogar mit meiner Schaltung habe ich ja Miniblitze erzeugen können.
Der unbekannte hat hier gut beschrieben, was scheinbar passiert ist,
als ich die Frequenz gesenkt habe.

P.S.: Das mit dem Vertauschen von Drain und Source habe ich auch schon
gemacht, aber das war ein Test mit einer LED. Ich wollte mal wissen,
wie die Elemente darauf reagieren. Kaputt gehen die deshalb wenigstens
nicht. Nicht solange man auch einen Widerstand dazwischen hat. Ich muss
mir die Schaltbilder noch einprägen, damit ich weiß, wo Drain und Source
liegen.
Danke für die Hilfe.

Autor: Gast (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab das mal mit nem FET aufgebaut, der konnte eine Spannung von 600V
ab. Als "Freilaufdiode" hab ich ihm ne 400V Transil spendiert, welche
meiner Meinung nach schnell genug war. Die Schaltung hat auch
funktioniert...einmal, dann war der FET im Arsch. Deshalb bin ich von
denen weg. Deshalb würde ich lieber bipolare Leistungstransistoren
nehmen, welche aber wiederrum ne Ansteuerschaltungbrauchen, da sie eine
schlechte Stromverstärkung haben, dafür sind sie robuster. Aber aus
letztem Grund bin ich zu IGBT's gekommen, da diese wesentliche
Vorteile haben, denn sie lassen sich wie ein FET ansteuern und schalten
wie ein bipolarer Transistor. Weiterer Vorteil ist, dass bei den IGBT's
für Zündungen die Kollektor-Emitter-Spannung gerade mal bei ca. 1,5V
liegt, wobei die Spannung über nem Leistungs-FET bei ca. 3V liegt.
Kannst ja mal grob ausrechnen welche Ströme duch die Spule bei
Sättigung fliessen! Ist schon ein Unterschied. Und die
Schaltgeschwindigkeiten der IGBT's sind auch schnell genug. Wie ich
oben schon sagte, werden bei normalen Zündungen in Autos bipolare
Darlington-Endstufen verwendet!

Autor: Bri (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn du den FET wirklich schnell schalten willst, dann reicht deine
Ansteuerung nicht aus. So hier sollte es aussehen:

http://www.sprut.de/electronic/switch/up100w/up100.gif

Da kannst du auch sehen, wie die Spule in den Stromkreis gehört. Aber
achte darauf, daß der FET eine genügend hohe Spannung verträgt.

Autor: Dunkelmann (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier eine Schaltung , welche ich vor einiger Zeit mal aufgebaut habe:

http://www.loetstelle.net/projekte/hvgenerator/hvgen.php

Die besten Resultate hab ich mit einem MOV (Varistor) erreicht,
versuche mit Z-Dioden, Kondensatoren, RC-Gliedern als Freilauf-Zweig
waren nicht erfolgreich.

Mit einem MOV erziele ich die längsten Funken, und der Mosfet geht
einfach nicht kaputt..

Autor: Unbekannter (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So,

Hochspannung per FET soll nicht gehen? Das halte ich für ein Gerücht.

Im Anhang habe ich einen Teil einer Schaltung von mir. Das ist die
Endstufe eines "Schaltreglers", der aus einem 8,4 Volt Akku (9 Volt
Batterie-Block) eine Spannung von 200 Volt erzeugt bei einer Leistung
von 1 Watt! Angesteuert wurde die Endstufe mit einem Mikrocontroller.
Die Frequenz war glaube ich so um die 50 kHz. Das Tastverhältnis war
optimiert, um die Resonanzeffekte über C4, L1 und Q1 auszunutzen um
einen Wirkungsgrad von ca. 95% zu erreichen!!!

Die Schaltung war daraufhin optimiert worden, den FET möglichst schnell
abzuschalten. Darum der unsymetrische Aufbau. R15 ist übrigens nur ein
Pull-Up um die Speicherdrossel L1 nicht zu bestromen, wenn sich der
Mikrocontroller im Reset befindet und sein Ausgang hochohmig ist.

Anstatt der Speicherdrossel L1 kann da auch eine Zündspule eingebaut
werden. Dann natürlich D3 und C5 weglassen und parallel zur Zündspule
ein Varistor der die Spannung auf 200 Volt begrenzt. Alternativ auch
einen anderen FET verwenden, der mehr Spannung verträgt...
Die beste Frequenz und das optimale Tastverhältnis durch messen oder
simulieren herausfinden.

Wer es nachbauen will, aufpassen: Die Transistoren sind SMD. ;-)

Autor: Ortner Niko (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich hab vor kurzem ein ähnliches Projekt gebaut. Aber ich habe ein paar 
andere Bauteile verwendet.
Anstatt eines IRF5305 habe ich einen fb180sa10 verwendet.
Folgende Adresse führt zu einem Datenblatt:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/irf/fb180sa10.pdf

Den Hexfet gibt's bei Conrad Electronic:
http://www.conrad.at/ce/de/product/162357/TRANSIST...

Auf Youtube gibt's ein Video, aus dem ich den Schaltplan habe. Darin 
wird ein 555Timer verwendet. Vielleicht hast du schon was von einem 
Singing Arc gehört. Das ist genau der Schaltplan. (Das Prinzip kann man 
googeln).
Das ist der Link:
http://www.youtube.com/watch?v=xv_MS9nBZyw

Wenn du dich mit dem Timer auskennst, kannst du ihn so umbauen, dass du 
die Frequenz einstellen kannst.

Das Tolle am fb180 ist, dass er enorme Ströme aushält (Nennstrom 180 
Ampere). Benötigt auch dementsprechende Kühlung.
Wie Im Schaltplan im Video beschrieben muss man nur eine Diode und einen 
kleinen Kondensator parallel an den Hexfet anschließen.

Im Video hat der Hexfet 4 Anschlüsse. Dabei werden die beiden 
Anschlüsse, die im Video rechts unten sind verbunden (also nur drei 
Anschlüsse).
(Ich weiß, ich kann nicht gut erklären...)

Das sollte im Endeffekt ganz gut funktionieren. Kostet halt ein 
bisschen, ist aber billiger als massenweise Mosfets zu grillen^^.

Viel Glück mit dem Projekt!

Autor: Alex Bosch (Firma: Hochschule) (reset)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Autor:  Spirit (Gast)
Datum: 31.07.2005 18:04
Angehängte Dateien:

"Aber dann stimmts trotzdem nicht. DRAIN gehört über die Spule an U+ und
Source gehört an GND!! (siehe anhang)"





Muß da nicht ein Widerstand nach der Spule?
Sonst riecht es ganz übel ;-)

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.