Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Boostconverter für Xenonblitz, NE555 raucht ab


von Patrick S. (equinitry)


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Hi Forum,
ich hab auf dem Steckbrett ne kleine Schaltung gemacht für einen 
Xenonblitz. Da ich das später mit einem uC steuern will hab ich zu 
testen zunächst einmal einen NE555 benutzt. Das Problem ist das der 
NE555 nach dem Zünden/Blitz abraucht. Im Anhang hab ich die Schaltung 
mal schnell zusammengeschustert. Ich benutze 2x IRF840 parallel 
(Hitzeentwicklung etc. wird wahrscheinlich gegen IRFP450 ausgetauscht). 
Die Boostconverterspule ist eine Luftspule aus dem Audiobereich (für 
Boxen ohne Kern). Meine Frage wäre, was mache ich falsch und wie kann 
ich das Abrauchen verhindern? Die Schaltung soll später einmal ein 
kurzzeitiger Strobo für ein paar Sekunden werden mit einer variablen 
Frequenz von 2-15Hz.

Gruß Equi

Edit: Kondensatoren werden auf ca 400-450V aufgeladen und der Zündimpuls 
sollte 4kV+ sein.

: Verschoben durch Admin
von Otto (Gast)


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Ich würde jetzt mal wetten, daß bei der Zündung eine schöne negative 
Spannungsspitze mit ein paar zig Volt in den 555 rauscht....

von Gerd E. (robberknight)


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Vermutlich hebt der Blitz das Massepotential soweit an daß der 555er 
zerstört wird.

Wie sieht Deine Masseführung genau aus? Ich würde es hier mal mit 
sternförmiger Masseführung probieren, also Masse von 555+Transistor von 
der der Blitzröhre/Thyristor trennen und erst direkt an der Batterie 
zusammenführen.

Außerdem noch dem 555er direkt zwischen vcc und gnd nen 100nF 
spendieren.

Und dann schönere Schaltpläne zeichnen, Leitungen sollten keine Bauteile 
durchqueren.

von Wilhelm F. (Gast)


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Otto schrieb:

> Ich würde jetzt mal wetten, daß bei der Zündung eine schöne negative
> Spannungsspitze mit ein paar zig Volt in den 555 rauscht....

Das war auch meine Idee, zumindest mal einen Kondensator parallel zur 
Batterie zu machen. Wer weiß, was die für einen Innenwiderstand hat.

von A-Freak (Gast)


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Du hast das Poti falsch angeschlossen.

Wenn der Schleifer ganz oben steht wird der Entlade-Ausgang (Open 
Collektor) direkt mit Plus verbunden.

von Patrick S. (equinitry)


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Momentan betreibe ichs noch am Labornetzteil.
Das mit der negativen Spannungsspitze hab ich mir auch gedacht, ich weiß 
nicht wie hoch die sein wird. Reicht eventuell nicht schon eine weitere 
Diode in der Masseleitung aus?

: Bearbeitet durch User
von Otto (Gast)


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besser wäre es,  die Versorgung und des 555 über eine Diode zu speisen 
und zusätzlich noch ein paar Kondensatoren zu spendieren.

von Wilhelm F. (Gast)


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Patrick S. schrieb:

> Momentan betreibe ichs noch am Labornetzteil.

Ein Labornetzteil ist nicht immer für Stromspitzen geeignet. Es regelt 
ja zumindest an der Strombegrenzung bzw. am Maximalstrom ab, und ein 
kurzer Impuls bricht die Spannung in die Knie. Das Problem hatte ich 
auch schon mal, und mußte da einen Ladeelko parallel schalten.

von Otto (Gast)


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vergessen: und des Potis

von Patrick S. (equinitry)


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Jup hast recht, die Verdrahtung stimmt net aufm Papier, habs aber 
korrekt aufgebaut für ungefähr 20kHz. 2te Diode hilft nichts?

von Falk B. (falk)


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@ Patrick S. (equinitry)

>ich hab auf dem Steckbrett ne kleine Schaltung gemacht für einen
>Xenonblitz. Da ich das später mit einem uC steuern will hab ich zu
>testen zunächst einmal einen NE555 benutzt. Das Problem ist das der
>NE555 nach dem Zünden/Blitz abraucht. Im Anhang hab ich die Schaltung
>mal schnell zusammengeschustert.

Deine Schaltung hat keine Spannungsbegrenzung. Die läuft endlos hoch.

>Ich benutze 2x IRF840 parallel
>(Hitzeentwicklung etc. wird wahrscheinlich gegen IRFP450 ausgetauscht).

Warum? Es reicht, wenn man EINEN MOSFET richtig ansteuert.

>Die Boostconverterspule ist eine Luftspule aus dem Audiobereich (für
>Boxen ohne Kern).

Nicht sinnvoll.

> Meine Frage wäre, was mache ich falsch und wie kann
>ich das Abrauchen verhindern? Die Schaltung soll später einmal ein
>kurzzeitiger Strobo für ein paar Sekunden werden mit einer variablen
>Frequenz von 2-15Hz.

Der NE555 ist dafür nicht sonderlich geeignet. MC34063 ist deutlich 
besser. So etwa.

Beitrag "Re: Stepup 180V - sackt völlig zusammen"

Kann man natürlich auch auf mehr Leistung dimensionieren.

Die zusätzliche Diode in deinem 2. Entwurf bringt nix. Eine sternförmige 
Masseverdrahtung ist besser.

von MaWin (Gast)


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> Im Anhang hab ich die Schaltung mal schnell zusammengeschustert

Die Schaltung stimmt nicht.

> habs aber korrekt aufgebaut für ungefähr 20kHz.

Die Schaltung stimmt immer noch nicht.


Bei so viel Aufmerksamkeit etwas richtig zu machen, ist es kein Wunder, 
wenn deine Schaltung nicht funktioniert.

Wie schon gesagt wurde, kann man so (ungeregelt, ohne Strombegrenzung) 
keinen step up zum Laden eines Blitzelkos bauen.

von Patrick S. (equinitry)


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Vielen dank für die Infos, denke ich hab meinen Fehler. Wie ihr schon 
erwähnt habt ist da momentan noch keine Spannungsbegrenzung drinne und 
da ich Speicher und Zündkondensator seperat mit je einer Diode geladen 
wurde ist die Spannung nach abschalten/messen beim Speicherkondensator 
zwar bei 400-500V, die vom Zündkondensator >800V und erzeugt einfach 
einen viel zu hohe Spannung nach Zündung. Die Spule hab ich genommen, 
weil sie zur Hand war. Die nächste Spule werd ich selber auf einen 
Ferritringkern wickeln.
Die Spulendaten hab ich mir hier idealerweise ausrechnen lassen 
(http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html).
Nachdem ich die Schaltung wieder zurückgebaut hab funktioniert sie 
wieder wie gewohnt. Hab zuätzlich noch 1mF+100nF für die 
Spannungsversorgung hinzugefügt und das ganze Sternförmig aufgebaut.
Der NE555 war nur zum testen gedacht, ich will später mit einem 
"billigen tiny13 ein 20kHz PWM Signal machen und mit Spannungsabgriff 
auch die Spannung messen/ggbf abschalten, vlt auch die Zündung steuern. 
Ich glaub für Spannungen von 450V aus 4-6V ist der MC34063 nicht so 
geeignet (max DC 85%).

von Falk B. (falk)


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@ Patrick S. (equinitry)

>Ich glaub für Spannungen von 450V aus 4-6V ist der MC34063 nicht so
>geeignet (max DC 85%).

Doch. Er arbeitet halt diskontinuierlich. Das ist kein Problem.

von Magic S. (magic_smoke)


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> Deine Schaltung hat keine Spannungsbegrenzung. Die läuft endlos hoch.
Stimmt nicht, der FET begrenzt dank Avalanche-Effekt die Spannung. Daher 
wohl auch die Wärmeentwicklung.

Allerdings ist das das falsche Wandlerkonzept, sowas baut man nicht als 
step-up, sondern als transformatorischen Wandler mit Sekundärwicklung 
für die HV-Seite. Dadurch bekommt man auch keine Rückschläge in die 
Stromversorgung, weil die Masse versorgungsseitig die einzige Verbindung 
zwischen LV- und HV-Seite ist. Der Blitzstrom kann dadurch die 
Spannungsquelle nicht mehr erreichen.

Übrigens ist die Leistung im Moment des Blitzes enorm. Je nach 
Blitzröhre und Kondensatoren erreicht man problemlos mehrere 100 kW. 
Professionelle Geräte liegen im Megawatt-Bereich. Darüber sollte man 
sich Gedanken machen, weil dann wird klar, daß bei jeder noch so kleinen 
Induktivität beträchtliche Energiemengen einschlagen oder gespeichert 
werden können, bevor sie sich in irgendwelche Teile entladen. Wenn Du 
sagst das Ganze ist ein Drahtwirrwarr auf dem Steckbrett, wundert mich 
das überhaupt nicht.

von dolf (Gast)


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such mal bei tante gurgel nach eigenbau gewitter (pdf).
dort wird ein tochterblitz sehr genau beschrieben.

von Roland .. (rowland)


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magic smoke schrieb:
> Je nach
> Blitzröhre und Kondensatoren erreicht man problemlos mehrere 100 kW.

Im Falle der Schaltung des Themenerstellers wohl kaum. So ein halbwegs 
guter 450V 10µF Elektrolytkondensator hat einen Innenwiderstand von 20 
Ohm. Die Brennspannung einer solchen Blitzröhre beträgt um die 200V - 
300V. Somit fließen im allerbesten Fall um die 10A, was einer Leistung 
an der Blitzröhre von 2 bis 3 Kilowatt entspricht (im Kondensator wird 
dann eine ähnliche Leistung umgesetzt). Auch wenn meine sehr 
vereinfachte Rechnung um den Faktor 10 daneben liegt, ist die Leistung 
dennoch sehr weit von mehreren hundert Kilowatt entfernt.

von Magic S. (magic_smoke)


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Ich sagte ja auch nicht, daß man solche Leistungen erreichen muß.

von Patrick S. (equinitry)


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@dolf: Danke für den Hinweis. Ich hab mir die Schaltung angeguckt, die 
Aufladung dauert viel zu lange (90sek), so dass man die Schaltung 
ziemlich stark modifizieren muss. Der Blitzröhren Übertrager wird die 
hohe Belastung nicht aushalten (wenns auch nur kurzfristig ist <1min).

magic smoke schrieb:
> Stimmt nicht, der FET begrenzt dank Avalanche-Effekt die Spannung. Daher
> wohl auch die Wärmeentwicklung.
Jap genau,die hohen Spannungen funktionieren nur deswegen mit den FETs 
(IRF840 liegt bei glaub 600V). Nimmt man z.B. einen Buz11 etc geht die 
Spannung nicht höher als ~60V.

magic smoke schrieb:
> Allerdings ist das das falsche Wandlerkonzept, sowas baut man nicht als
> step-up, sondern als transformatorischen Wandler mit Sekundärwicklung
> für die HV-Seite.
Das ein Sperrwandler/Durchflusswandler besser geeignet ist ist mir klar. 
Trafo in der Leistungsgröße 20-30W sind dementsprechend groß/schwer. 
Hier kommt es weniger auf die Effizienz und Spannungsstabilität an, 
sondern vor allem das die Caps schnell geladen werden bei geringen 
Aufwand/Gewicht/Größe. Mit der galvanischen Trennung haste recht und ist 
wirklich ein Grund. Mit den momentanen Modifikation arbeitet es jedoch 
auch ziemlich gut/zuverlässig. Vielleicht mal einen kleinen alten 
3v/230v 2W Trafo missbrauchen und gucken wie lange der das aushält ^.^

magic smoke schrieb:
> Übrigens ist die Leistung im Moment des Blitzes enorm.
Genau deswegen nehm ich eine Xenon und keine LED ^.^ Xenonlampen 
besitzen ein tageslichtähnliches Spektrum mit hoher Ausbeute. Ich denke 
diese hohen Lichtintensitäten bei kurzer dauer sind mit LEDs nicht 
erreichbar (oder nur mit großen Aufwand und teuren Material).

Bin für weitere Tipps, Anmerkungen, Ergänzungen, auch andere 
Beispielschaltungen etc. dankbar ;) immmer her damit.

von Roland .. (rowland)


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Patrick S. schrieb:
> Trafo in der Leistungsgröße 20-30W sind dementsprechend groß/schwer.

Ist wohl eher eine Frage der Schaltfrequenz. Klar, wenn Du einen 20W 
50Hz Trafo umgepolt verwendest, dann wird das Ganze dementsprechend 
groß.

: Bearbeitet durch User
von Magic S. (magic_smoke)


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Du brauchst doch für Deinen Mini-Blitzkondensator keine 20-30W 
Ladeleistung.

Bist Du Bastler? Schlachte ein altes ATX-Netzteil. Da drin findest Du 
ein standby-Netzteil mit einem Trafo, der "falsch herum" betrieben 
locker 500-600V bringt. Mit 10-15W wenns sein muß. Du mußt nur auf die 
Diode aufpassen, diese muß die Blitzspannung während der on-Zeit des 
Schalttransistors nicht gegen Masse sperren, sondern noch etwa 200-400V 
mehr. Wahrscheinlich ists besser, zwei Dioden in Reihe einzusetzen, wenn 
Du so hohe Spannungen willst. Bei Schaltreglern müssen das auch schnelle 
Dioden sein, normale 1N4007 würde verbrennen.

Das ganze könnte man auch als geregeltes Netzteil z.B. mit einem TL494 
auslegen. Dann brauchst Du die überschüssige Ladeleistung nicht im FET 
zu verheizen.

von Roland .. (rowland)


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magic smoke schrieb:
> Du brauchst doch für Deinen Mini-Blitzkondensator keine 20-30W
> Ladeleistung.

Ja sicher benötigt er an die 20W Ladeleistung. Der 10µF Kondensator wird 
auf 450V aufgeladen, ergibt 1J an Energie. Nach dem Entladen liegen am 
Kondensator noch um die 200V an, da das in etwa die Brennspannung für 
den Funken ist. Der Kondensator hält also danach noch 0,2J. Nun will er 
im 15Hz-Takt blitzen, also muss der Wandler 15 Mal pro Sekunde 0,8J 
liefern, was einer Leistung von 12W entspricht.

Das war nun reine Theorie, damit das in der Praxis auch funktioniert, 
sind 20W schon ein guter Wert.

: Bearbeitet durch User
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