Tach! Ich habe vor, einen kompakten Elektronenblitz zu bauen, der in der abgegebenen Energiemenge einstellbar sein soll. Der Blitzkondensator wird eine Parallelschaltung aus maximal 7 100µF-Photoflash-Elkos, maximal also 700µF bei 330V. Das entspricht etwa 38Ws, wenn alle Elkos am oberen Ende der Toleranz sind 45Ws. Vermutlich werden es aber eher 5 Stück, respektive etwa 27Ws. Die Dauer der Entladung ist mir unbekannt. Sie hängt wohl stark davon ab, wie induktionsarm der Aufbau wird und wie induktionsarm die Elkos sind. Als grobes Richtmaß hört man oft etwas von 1ms. Das entspräche bei 45Ws und 330V einem MITTLEREN Strom von 136A, den das Bauteil aushalten muss. Da der Strom aber wohl nicht konstant sein wird, sollte man vermutlich noch Sicherheiten einrechnen. Daher in etwa folgende Anforderungen: 200A Impulsstrom (1ms) 350V Sperrspannung Gehäuse TO220 oder kleiner (gern auch SMD) Sobald dieser IGBT gefunden ist, kommt es zum zweiten Problem: Der Blitz selbst wird mit einer einzelnen Lithiumzelle betrieben, es stehen also für den Controller 3,3...4,2V zur Verfügung, je nach Ladezustand. Wenn sich der IGBT damit schalten lässt - fein. Dann braucht es "nur noch" einen soliden Treiber und fertig. Vermutlich brauche ich aber etwas mit mehr Spannung, also z.B eine kleine Ladungspumpe oder Boost-Wandler für eine Wandlung auf 5-15V je nach IGBT und eben ein passender Treiber, der mit einem Logiksignal aus dem Mikrocontroller klar kommt. Der Treiber muss schnell anschalten, aber auch schnell abschalten können, um eine Energieeinstellung möglich zu machen. Hat da jemand passende Bauteile im Hinterkopf? Zunächst nur der IGBT.
:
Verschoben durch User
@Mark (Gast) >200A Impulsstrom (1ms) >350V Sperrspannung >Gehäuse TO220 oder kleiner (gern auch SMD) Das wird eng. 200A Pulsstrom ist schon ne ganz ordentliche Hausnummer. Solche IGBTs gibt es fast nur im TO247 Gehäuse. >für den Controller 3,3...4,2V zur Verfügung, je nach Ladezustand. Wenn >sich der IGBT damit schalten lässt - fein. Nein. Du brauchst schon einen Step Up Wandler, der dir saubere 12V für die Ansteuerung liefert. >eine Wandlung auf 5-15V je nach IGBT und eben ein passender Treiber, der >mit einem Logiksignal aus dem Mikrocontroller klar kommt. Das macht jeder normale MOSFET-Treiber. https://www.mikrocontroller.net/articles/MOSFET-%C3%9Cbersicht#MOSFET-Treiber > Der Treiber >muss schnell anschalten, aber auch schnell abschalten können, um eine >Energieeinstellung möglich zu machen. Das macht jeder gescheite Treiber. >Hat da jemand passende Bauteile im Hinterkopf? Zunächst nur der IGBT. NGTB40N120IHLWG ist einer von vielen.
Gefunden habe ich bisher: TIG065E8 Datenblatt: http://www.mouser.com/ds/2/308/ENA1862-D-77364.pdf Der kann bei 400µF 110A, ist schön klein und günstig. Vor allem lässt er sich mit 3V durchsteuern, da bräuchte man lediglich einen soliden Treiber zwischen Logik und Gate und keinen weiteren Wandler. Kann man den einfach parallel schalten? Ansonsten ginge auch eine Umdimensionierung auf 400µF. Dann muss allerdings immer noch der Strom auf "nur" 110A begrenzt werden, z.B. durch eine in Reihe geschaltete Induktivität (kleine Luftspule?).
Außerdem gibts eine Application Note http://www.onsemi.com/pub/Collateral/ANDTIG065E8-D.PDF für das Ding. Wenn ich das richtig verstanden habe, dann soll zur Begrenzung des Spannungsanstiegs beim Ausschalten des Bauteils ein Gatewiderstand von etwa 270 Ohm eingefügt werden (siehe Seiten 12 und 13). Das ist ein Wert, den die meisten Mikrocontroller ziemlich problemlos treiben können. Es besteht also kein Bedarf für einen dedizierten Treiber. Meine Fragen daher: Habe ich es richtig verstanden und das Ding ist so schön einfach nutzbar? In dem Fall würde ich den IGBT wie im Evaluation Board (Schaltplan siehe S.12) verschalten und 400µF als Kapazität wählen sowie anstatt des Triggers einen gewöhnlichen µC-Ausgang verwenden und damit dann den R_G von 270 Ohm treiben.
@Mark (Gast) >Spannungsanstiegs beim Ausschalten des Bauteils ein Gatewiderstand von >etwa 270 Ohm eingefügt werden (siehe Seiten 12 und 13). Das ist ein >Wert, den die meisten Mikrocontroller ziemlich problemlos treiben >können. Es besteht also kein Bedarf für einen dedizierten Treiber. Ja. >Habe ich es richtig verstanden und das Ding ist so schön einfach >nutzbar? Im Prinzip schon. >In dem Fall würde ich den IGBT wie im Evaluation Board (Schaltplan siehe >S.12) verschalten und 400µF als Kapazität wählen NEIN! Das schafft er nicht! "Please use the device within the ICP-VGE safe operation area described in each product’s specification. " Bei 400uF schafft er nur knapp über 100A. > sowie anstatt des >Triggers einen gewöhnlichen µC-Ausgang verwenden und damit dann den R_G >von 270 Ohm treiben. Naja, in würde trotzdem eine Schutzschaltung für den uC vorsehen. Wenn es den IGBT zerlegt bricht meistens auch das Gate durch und dann wandern deine 300V in den Mikrocontroller. Pack eine fette Suppressordiode ala SMBJ6V8 ans Gate, die könnte dich retten.
Falk B. schrieb: >>In dem Fall würde ich den IGBT wie im Evaluation Board (Schaltplan siehe >>S.12) verschalten und 400µF als Kapazität wählen > > NEIN! Das schafft er nicht! > > "Please use the device within the ICP-VGE safe operation area described > in each product’s specification. " > > Bei 400uF schafft er nur knapp über 100A. Das ist korrekt, ja. Es sind 100A (oder 110, mit steigender Temperatur dann wieder weniger) statt 150A. Das Problem, das sich stellt, ist, herauszufinden bzw. abzuschätzen, wie viel Strom denn tatsächlich fließt. Bei 330V und 100µF und 1ms komme ich auf 16,5A während dieser 1ms. Mit 400µF wären es 66A. Die 1ms ist allerdings wirklich kein zuverlässiger Wert und daher sind das eventuelle Durchschnittswerte. Genausogut könnte ich würfeln. Zwei Fragen noch: Kann ich den Strom sinnvoll begrenzen? Suppressordiode nicht lieber an de µC? Dann ist der 270 Ohm Widerstand noch davor und die Diode hat weniger zu tun, außerdem muss ihre Kapazität nicht mitgetrieben werden.
Mark schrieb: > Hat da jemand passende Bauteile im Hinterkopf? CT40TMH-8, RJP5001APP-M0 (und RJP4301, RJP4009, RHP4010, RJP4013) https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-9006.pdf http://www.onsemi.com/pub/Collateral/ANDTIG065E8-D.PDF
@Mark (Gast) >herauszufinden bzw. abzuschätzen, wie viel Strom denn tatsächlich >fließt. Das kann man mit einer passenden Stromzange messen. Die gibt es im 3stelligen Ampere-Bereich und die sind auch hinreichend schnell z.B. PR630 von LEM (600A, 20kHz) >Kann ich den Strom sinnvoll begrenzen? Gute Frage, keine Ahnung. >Suppressordiode nicht lieber an de µC? Nein. >Dann ist der 270 Ohm Widerstand >noch davor und die Diode hat weniger zu tun, Darum geht es nicht. Die Diode sirbt im Fehlerfall den Heldentot und endet als Kurzschluß. Damit schützt sie deinen uC. > außerdem muss ihre >Kapazität nicht mitgetrieben werden. Das ist auch egal, zumal du ja eh "langsam" schalten sollst. Außerdem funktioniert das so nicht. Im Fehlerfall liegt die Klemmspannung bei über 10V, da wird dein uC gegrillt. Liegt die Diode aber am Gate, ist da noch der Widerstand dazwischen und es fließen nur ein paar mA in den uC, das hält der aus.
Ich fasse mal zusammen: Der kleine TIG065E8 könnte mit 400µF funktionieren, vielleicht aber auch nicht. Hängt dann wohl stark von den Elkos, der Röhre und dem Aufbau ab, die genauen Daten der parasitären Eigenschaften kann man ohne praktischen Aufbau nicht vorhersagen. Vorteil wäre die extrem einfache Ansteuerung. Mit den von Michael vorgeschlagenen Teilen kann man >1000µF noch schalten, ohne dass die sich beschweren (siehe Datenblätter). Dazu bräuchte ich allerdings 15V bzw. 28V als zusätzliche Steuerspannung und einen Gate-Treiber. Letzteren könnte man vermutlich sehr einfach gestalten, indem man die Versorgungsspannung hochohmig an das Gate legt und mit einem einfachen Trasistor das Gate lediglich ausschaltet, dann braucht es allerdings eine separate Ansteuerung für den Impulstrafo, hier ginge aber ein kleiner Thyristor oder irgendwas anderes. Größerer Schaltaufwand, aber deutlich robuster das Ganze. Ich werde nach meinem Urlaub mal den kleinen bestellen und ihn mit 400µF quälen, wenn er nach exzessivem Testen stirbt nehme ich einen dickeren und mehr Kapazität.
Mark schrieb: > Hat da jemand passende Bauteile im Hinterkopf? Zunächst nur der IGBT. Früher(tm) hat man in sog. Computerblitzen Thyristoren benutzt. Die hatten, trotz der recht kleinen Gehäuse, keine Probleme mit dem Schalten der grossen Ströme.
Schau doch mal hier rein: http://impulsite.ru/ Dort finden sich Schaltpläne vieler Blitzgeräte. Keine Originalpläne, sondern selber aufgenommen. Trotzdem kannst Du dort gut sehen, wie es die Profis machen. Vielleicht ist es ja als Inspiration geeignet.
Harald W. schrieb: > Mark schrieb: > >> Hat da jemand passende Bauteile im Hinterkopf? Zunächst nur der IGBT. > > Früher(tm) hat man in sog. Computerblitzen Thyristoren benutzt. > Die hatten, trotz der recht kleinen Gehäuse, keine Probleme mit > dem Schalten der grossen Ströme. Die haben aber anders funktioniert: die Röhre wurde gezündet und dann wurde zum Abschalten die Restladung über den Thyristor kurzgeschlossen. Es war also nur mehr Reste an Ladung im Kondensator. Siehe dazu auch Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Computerblitz_2.png oder hier: https://www.mikrocontroller.net/attachment/261384/Schaltplan_UNOMAT_B24.jpg MiWi
MiWi schrieb: > die Röhre wurde gezündet und dann wurde zum Abschalten die Restladung > über den Thyristor kurzgeschlossen. Es war also nur mehr Reste an Ladung > im Kondensator. Heutige Blitze verwenden meist immer noch einen Thyristor - sie zünden indem ein Thyristor eine Zündspule aufgeladene kurzschließt. An der Röhre liegen ca. 400V. Zum Abschalten wird die Betriebsspannung der Blitzröhre mittels IGBT im richtigen Zeitpunkt unterbrochen.
MiWi schrieb: > Die haben aber anders funktioniert: > > die Röhre wurde gezündet und dann wurde zum Abschalten die Restladung > über den Thyristor kurzgeschlossen. Es war also nur mehr Reste an Ladung > im Kondensator. Das war noch früher mit sog. Quenchröhren. Die Thyristoren lagen im Hauptstromkreis und haben diesen abgeschaltet. Die Restladung verblieb im Blitzkondensator und verkürzte die Blitzfolgezeit bis zum nächsten Blitz.
Danke für die vielen tollen Antworten. Gerade die Schaltpläne sind super. Der aktuelle Yongnuo macht es ja im Prinzip so wie ich in meiner Alternative vorgeschlagen habe. Die Spannungen werden da allerdings recht aufwendig erzeugt, aber klappen tut das bestimmt gut. Das größte Problem bleibt das Abschalten des Blitzstroms, hier eben über einen soliden IGBT gelöst. Zu den "früher(tm)"-als-alles-besser-war-Beiträgen: Die ersten regelbaren Blitze haben tatsächlich eine zweite abgedunkelte sog. Quenchröhre gezündet um den ohnehin schon Quasi-Kurzschluss der Blitzröhre so richtig kurzzuschließen. Es ging immer die gesamte Ladung des Blitzelkos verloren. Irgendwann hat man dann Thyristoren verwendet. Immer noch alles futsch. Danach hat man dann mit einem Thyristor die Blitzröhre gezündet und zum Ausschalten einen kleinen Elko über einen weiteren Thyristor kurzgeschlossen, der dann am ersten Thyristor die Spannungsverhältnisse dreht und diesen löscht. Man behielt einen Großteil der Ladung, konnte aber nur begrenzt runterregeln. Minimum war die Energie des kleinen Elkos. Ansteuerung auch nicht ganz ohne. Aber ein Fortschritt. Heutzutage passiert es bei handhabbaren Leistungen über IGBTs. Bei Miniblitzen mit so simplen Schaltungen wie in der von mir verlinkten AppNote. Bei größeren Kompaktblitzen mit ernsthafteren IGBTs und etwas aufwändigerer Spannungsversorgung wie im Yongnuo. Bei Studioblitzen mit vorher eingestellter Spannung und schaltbaren Kondensatorbänken. Was ich will: Die modernste Variante nutzen, also einfach anzusteuernde IGBTs, und dabei etwas mehr Bumms als aus Ausklappblitzen holen. Falls das nicht reicht, die mittlere Variante.
Brummbär schrieb: > MiWi schrieb: >> die Röhre wurde gezündet und dann wurde zum Abschalten die Restladung >> über den Thyristor kurzgeschlossen. Es war also nur mehr Reste an Ladung >> im Kondensator. > > Heutige Blitze verwenden meist immer noch einen Thyristor - sie zünden > indem ein Thyristor eine Zündspule aufgeladene kurzschließt. An der > Röhre liegen ca. 400V. > > Zum Abschalten wird die Betriebsspannung der Blitzröhre mittels IGBT im > richtigen Zeitpunkt unterbrochen. I-tüpfelreiten kann ich auch: heutzutage wird der Blitz wird durch den selben IGBT über einen seperaten Zweig mit Zündspule gezündet wie er nach genügend Helligkeit wieder abgeschaltet wird. Nur so als Beispiel: AN95 von LT, Fig. 6. Da ist nix mehr mit seperatem Thyristor... MiWi
Mark schrieb: > Zu den "früher(tm)"-als-alles-besser-war-Beiträgen: Das habe ich nicht behauptet, sondern nur, das man damals mit recht einfachen Schaltungen geregelte Blitzgeräte gebaut hat, die über Jahre zuverlässig funktioniert haben. > Danach hat man dann mit einem Thyristor die Blitzröhre gezündet und zum > Ausschalten einen kleinen Elko über einen weiteren Thyristor > kurzgeschlossen, Schaltungen zur Löschung von Thyristoren arbeiteten auch bei anderen Anwendungen, z.B. Stromrichtern, genauso; allerdings mussten die Blitzthyristoren deutlich schneller sein. Die "kleinste, einstellbare Leistung" ergab sich m.E. auch durch die nötige Schaltgeschwindigkeit im µs-Bereich, die man damals vielleicht noch nicht ganz so gut beherrschte wie heute. Sind da IGBTs denn wirklich soviel schneller? "Thyristorblitzgerät" war damals übrigens ein Synonym für Blitze, die durch behalten der Teilladung im Blitzelko eine kürzere Blitz- folgezeit ermöglichteten. > Heutzutage passiert es bei handhabbaren Leistungen über IGBTs. Irgendwie habe ich den Eindruck, das die IGBT-Schaltungen garnicht soviel einfacher sind, wie die damaligen Thyristorschaltungen.
MiWi schrieb: > Nur so als Beispiel: AN95 von LT, Fig. 6. > Da ist nix mehr mit seperatem Thyristor... Interessant. Danke für den Hinweis. Mit solch "modernen" Blitzen hatte ich bisher noch nicht zu tun.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.