Schaltregler realisieren

[Ingo E. (ettel)]

Hallo.

Ich bin Ingo und habe eine etwas vermutlich simple Frage, aber bei der 
Bedrahtung und der genauen Bauteile bin ich mir da aktuell recht 
unsicher, und Fragen kostet nichts.

Folgende Situation

Ich möchte mit einem Rechtecksignal durch einen Funktionsgenerator, 
einen Primärstromkreis von ~10-16V und ~10A schalten in einem 
Frequenzbereich von 1-200hz

Tatsächlich geht es am Ende darum eine Zündspule in ihrem gesamten 
Arbeitsbereich zuverlässig zu testen.

Vermutlich sehr simpel, aber da ich hier 5V und 12V von verschiedenen 
Geräten habe und am Ende noch ein Oszi, Multimeter usw, weiß ich nicht, 
ob ich zwecks Masse noch eine Diode oder Widerstand zu einem Mosfet mit 
verbinden müsste oder mir am Ende Der Funktionsgenerator, Oszi oder 
Labornetzteil langfristig "um die Ohren fliegt".

Hat jemand den Willen mir einen simplen Schaltplan mit den bauteilen zu 
Posten. Dürften im Grunde ja nur Mosfet und Widerstand oder ähnliches 
sein

Gruß

Ingo

[Jawohl (Gast)]

Du hast recht. Man braucht nur z.B. 4-6 Stück davon

https://www.reichelt.de/MOSFETs/IRFB-7437/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=132132&GROUPID=8418&artnr=IRFB+7437&trstct=pol_2

und dazu einen sog. "Lowside-Gate-Treiber" wie

https://www.reichelt.de/ICs-LM-2000-LM-25576/LM-5106-MM/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=187769&GROUPID=5466&artnr=LM+5106+MM&SEARCH=Gate%2BTreiber%2BLow%2Bside&trstct=pos_6

Für nur 300Hz maximal ginge das alles aber auch mit sehr viel weniger 
Stromlieferfähigkeit des Treibers. Hm.

Dein FG kann auch richtige PWM, nicht nur symmetrisches 50/50 Rechteck -
oder? Denn das wäre schon gut, um den Output der Spule zu optimieren.

Bei niedriger Frequenz ist es nämlich unnötigst, den Strom weiter 
fließen zu lassen, obwohl er längst den Maximalwert erreicht hat - und 
damit auch den max. Output an Spannung sekundär.


Du willst das nur zum einmaligen Test benutzen, oder?

Wenn länger, wäre ein "eigener" PWM-Generator gut, integriert in vielen 
Schaltregler-ICs wie z.B. UC3842 - der hat schon einen Treiber drin, und 
ist sogar insgesamt nur wenige 10 Cent teuer, aber für Veränderung der 
Frequenz bräuchtest Du ein Poti, und ob so niedrige Frequenz geht,müßte 
ich erst nachsehen...

[Jawohl (Gast)]

Mann, Reichelt hat falsch bezeichnet. Der LM5106 ist gar kein 
Lowside-Treiber, sondern ein Halbbrücken-Treiber.

Geht auch (nur LO benutzen), aber ist auch noch unnötig teuer...

Wo kaufst Du normalerweise ein, oder hast Du vielleicht sogar Treiber 
daheim? Falls Du so etwas hast (oder ohne andere Quelle als 
Reichelt...), kann man freilich auch von einem Halbbrücken-Treiber nur 
"unten" nutzen. Kann. Also - hast Du irgend etwas daheim?

Es ginge auch (aber mit ein bißchen mehr Aufwand), einen Treiber selbst 
zu bauen - z-B- aus einem Komplementär-Pärchen oder zweien davon (also 
P/N-Channel FETs oder PNP/NPN Bipolare, niedrige Sperrspannung unter 
100V besser unter 60V, und erlaubte Ströme bis ca. 2A oder mehr, wäre 
gut).
Benutzt man FETs dazu, wäre der Treiber aus nur einem Pärchen aber 
invertierend. Wäre zu bedenken.

Zähl einfach mal auf, was Du hast, falls Dir das lieber ist, als zu 
bestellen. Notfalls stricke ich Dir daraus etwas. (Schaltplan)

Jawohl schrieb:
> Man braucht nur

Die Beschaltung eines kompletten Treibers ist einfach. Steht zwar 
bestimmt auch im Datenblatt von passenden Treibern, aber mal in aller 
Kürze:

Treiber Vcc an 16V (samt Abblock-Kondensatoren, ich würde mal 100µF Elko 
+ 1µF Folie oder MLCC nehmen), "IN" oder "L_IN" an den FG, 16V mit 
fettem Elko gepuffert an die FETs.

[Jawohl (Gast)]

Habe gerade etwas gesucht und gefunden - grundsätzlich geht es SO.
Ist Deine Wahl, wie Du das machen willst. Ob integriert oder diskret.

[Jawohl (Gast)]

https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber

Anhang / Link vergessen - ich D...l.

[Michael B. (laberkopp)]

Die übliche Schaltung einer Transistorzündung wäre ja

        Verteiler, Zündkerze
           ^
           |
+12V ----+ |
         | |
         S:S Zündspule
         | |
         +++
          |
FG ------|I  Transistor
          |S
        Masse

ABER: Die Zündspule ist ein Transformator mit einem 
Übersetzungsverhältnis von ca. 1:70. Schltet der Transistor die primäre 
Spule von 12V auf Masse, dann entsteht am sekundären Anschluss ca. 840V. 
Unterbricht der Transistor, springt die Spannung durch Induktion am 
sekundären Anschluss auf 9000V (höher wenn die Zündkerze nicht zündet). 
Da eine Zündspule aber ein Transformator ist, heisst das, daßß auch an 
der Primärspule etwas von der hohen Spannung ankommt, rücktransformiert 
1/70 auf 130V. Im Fehlerfall, wenn die Zündkerze nicht zündet, auch mal 
450V. Das heisst, daß der Transistor diese Spannung aushalten muss, und 
unterhalb 300V darf man nicht begrenzen. Oberhalb 300V darf man 
begrenzen, also die Energie ableiten. Das verhindert auch, daß die 
Spannung in der Zündaspule wenn der Zündfunke mal nicht fliegt so weit 
ansteigt, daß sie nicht durch 20kV oder so beschädigt wird.

 https://www.zmm-electronic.de/Zuendsignal:_:101.html

Die Begrenzung erledigt normalerweise eine Z-Diode, die aber nicht die 
Energie aus der Zündspule verheizen kann, sondern einfach den Transistor 
wieder einschaltet der dann die zuvor in die Zündspule gesteckte Energie 
aufnimmt. Ein Widerstand verhindert, daß die hochgerissene Spannung den 
Funktionsgenerator überwältigt.

                Verteiler, Zündkerze
                   ^
                   |
+12V ------------+ |
                 | |
                 S:S Zündspule
           ZD360 | |
         +--|>|--+++
         |    ´   | 
FG -100R-+-------|I  Transistor
                  |S
                Masse

Da moderne Zündspulen für 7V gebaut sind damit sie beim Anlassen auch 
ausreichend Leistung haben, dann aber durch einen Vorwiderstand von ca. 
0.5 Ohm gebremst werden damit sie an 12V nbicht überhitzen, solltest du 
"Hochleistungs-" Zündspulen nicht ohne diesen Vorwiderstand an 12V 
betreiben.

                Verteiler, Zündkerze
                   ^
                   |
+12V ----0.5R----+ |
                 | |
                 S:S Zündspule
           ZD360 | |
         +--|>|--+++
         |    ´   | 
FG -100R-+-------|I  Transistor
                  |S
                Masse

Da der Strom in einer Zündspule sich in eine hohe Spannung umwandelt und 
dann niicht einfach stehen bleibt, geht der Weg auch zurück, aus der 
hohen Zündspannung wird wieder Strom, dann wieder Spannung, es schwingt 
und versucht mehrmals einen Funken auszulösen. Damit es schwingt, ist 
parallel zum Schaltelement noch ein Kondensator mit dem absichtlich ein 
Schwingkreis in Resonanz aufgebaut wird

                Verteiler, Zündkerze
                   ^
                   |
+12V ----0.5R----+ |
                 | |
                 S:S Zündspule
           ZD360 | |
         +--|>|--+++--||--+
         |    ´   |    C  |
FG -100R-+-------|I       |
                  |S      |
                Masse   Masse

Also braucht man einen MOSFET mit ca. 450V 20A wie 2SK1518. Die Frage 
ist, ob man noch negative Spannungen erlauben muss damit sie nicht aus 
Versehen von der internen Diode des MOSFETs kurzgeschlossen werden. 
Normalerweise nicht, ab er ich weiss nicht, welche Experimente du vor 
hast:

                     Verteiler, Zündkerze
                        ^
                        |
+12V ---------0.5R----+ |
                      | |
                      S:S Zündspule
           ZD360      | |
         +--|>|--|<|--+++--||--+
         |    ´  S1M  _|_   C  |
         |            \ /      |
         |            -|-      |
         |             |       |
FG -100R-+------------|I       |
                       |S      |
                     Masse   Masse

[Ingo E. (ettel)]

Ich weiß schon warum ich Elektronik nicht gelernt habe sondern Mechanik, 
wobei es recht simpel sein wird, wenn man erstmal angefangen hat, statt 
nur im Kopf drüber nach zu denken.

Danke für die rege Anteilnahme und vor allem Mühe

Ich bestelle normalerweise bei naja je nach Situation. Da ich nur 
geringe Mengen bestelle und selten "exotisches", bleibt es oftmals bei 
der Conrad/Reichelt/Völkner-Gruppe. Selten Pollin RE und sonstige.
Meine Elektrobauteile begrenzen sich auf Kabel, Schrumpfschlauch, 
Steckkontakte und hier und da mal Widerstände. Es kommt recht seten vor, 
das man als Kfz-Mechaniker z.B. mehr brauch

Was Angedacht ist ist recht simpel. Früher bei den Becherzündspulen hat 
es oft gereicht mit dem Multimeter ein paar Messungen direkt an der 
Zündspule zu machen. Auch heute würde es reichen entweder den Oszi dran 
zu hängen, oder einfach Zündspule für Zündspule beim Motorlauf 
abzuziehen. Reicht nicht immer aber so 90% der Fälle wäre damit 
abgedeckt

Da es aber in meinem aktuellen Fall so ist, das man weder an Kabel noch 
an die Zündspulen wirklich ran kommt, ohne den Motor "ausser Gefecht" zu 
setzen oder Kabel zu beschädigen, oder gar bei einem anderen Motorrad 
z.B. einem 2 oder gar 1 Zylinder gar nicht mehr einfach so Zündspulen 
deaktiviert weil der Motor dann sofort ausgeht, bleibt mir nur ein 
teures Testgerät, oder einfach am Ende hohe Reperaturkosten indem man 
direkt Zündkerze und Spule wechselt, wobei es mit nur der Kerze oder nur 
der Spule getan wäre. Insbesondere wenn man den halben Motor zerlegen 
muss, ist es halt recht unpraktikabel dann zuviel zu ersetzen, oder auch 
schonmal zu wenig, und 10tKm später erneut eine Spule auswechseln muss 
und erneut den Motor zerlegt. Dann lieber 10min mehr Arbeit bei der 
Diagnose, statt erneut 2 Stunden beim ausbauen.

Diese Vorrichtung wird vermutlich nur ein oder 2 mal verwendet für 
jeweils
dann Jahre wieder in der Ecke liegen. Für mehr wird es nicht benötigt

Mir kommt daher die vorletzte Schaltung von Michael am sinnvollsten vor

Einkaufsliste wäre also

- 0,5 Ohm Widerstand
- 100 Ohm Widerstand
- Mosfet z.B. 
https://www.conrad.de/de/mosfet-on-semiconductor-fqp50n06-1-n-kanal-120-w-to-220-3-1264213.html 
?
- Z-Diode ?
- Kondensator. 25V,80V 10µf 470µf ?

Ich hab davon kaum Ahnung um nicht zu sagen keine Ahnung was diese 
Angaben über µf am ende für Auswirkungen haben. ich stehe da einfach wie 
ein Ochs vorm Berg erstmal