Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kondensator auf 1500V laden


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Hallo,

ich möchte für ein kleines EMP-Gerät einen oder mehrere Kondensatoren 
auf eine Spannung von bis zu 1500V laden und diese über einen Mosfet 
wieder entladen. Während ich die Entladeschaltung erfolgreich mit 
LTSpice simulieren konnte, gestaltet sich die Schaltung zum Laden des 
Kondensators schwieriger.

Bisher konnte ich zwei Möglichkeiten ausmachen:
- Trafo und Cockcroft-Walton Multiplier
- LT3750A mit entsprechender Beschaltung

Ist eine der beiden Möglichkeiten zu bevorzugen? Gibt es noch weitere 
mögliche Schaltungen?

Ich tendiere zum LT3750A, konnte jedoch keinen Flyback Trafo finden, der 
für 1500V sekundärseitig ausgelegt ist. Bei vielen Trafos ist leider 
auch gar nicht im Datenblatt angegeben, für welche Spannungen dieser 
ausgelegt ist. Lässt sich dieses Problem umgehen, indem man mehrere 
Trafos verwendet?

Freue mich auf euren Rat!

: Verschoben durch Moderator
von Ein Ratschlag (Gast)


Lesenswert?

Ein echter Bastler schlachtet einen alten Röhrenfernseher aus. Da 
bekommst du nicht nur Trafo, Gleichrichter und Ansteuerung, sondern auch 
noch 2000V Kondensatoren.

von Helge (Gast)


Lesenswert?

Nimm dir nen Sperrwandler-Trafo aus irgendeinem Steckernetzteil oder 
PC-Netzteil. Steuer die sekundärseite an und an die Primärseite schließt 
du einen Spannungsvervielfacher an.

von Olaf (Gast)


Lesenswert?

> Ein echter Bastler schlachtet einen alten Röhrenfernseher aus.

Ach komm Opa, die sind doch so lange Geschichte das dies schon
nicht mehr war ist.  :)

Ein echter Bastler schlachtet einen alten TFT-Monitor oder Laptop mit 
CCFLs aus.
Mit dem kleinen Trafo darin kommt man viel eleganter auf 1500V.

Olaf

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Olaf schrieb:
> Ein echter Bastler schlachtet einen alten TFT-Monitor oder Laptop mit
> CCFLs aus.
> Mit dem kleinen Trafo darin kommt man viel eleganter auf 1500V.

Beim Laden von Kondensatoren in den  kV-Bereich drauf achten, dass es 
zunehmend gefährlicher wird. Da löst die gespeicherte Energie als 
Gefahrenmerkmal die Spannung ab.

Bei 0,5 J Energie im C  (W = CU²/2) ist der Übergang von "sehr 
unangenehm" zu "gefährlich". Lieber zur Kontrolle ausrechnen und von 0,5 
J Abstand halten.

Wenns mehr als etwa 1kV werden soll findet man in Laserdruckern Platinen 
mit Trafos und Dioden, die in mehrere kV reichen.

Niclas schrieb:
> Bisher konnte ich zwei Möglichkeiten ausmachen:
> - Trafo und Cockcroft-Walton Multiplier
> - LT3750A mit entsprechender Beschaltung

Die ganzen C-multiplier-Schaltungen (mit Vervielfacherkette) sind 
eigentlich nur für kleine Leistungen verwendbar.

Bei hohen Übersetzungsverhältnissen sind induktiv arbeitende Schaltungen 
eigentlich immer im Vorteil. Da kommt neben dem Windungs-Verhältnissen 
auch noch die Sperrwandler-Spannungsüberhöhung dazu.

: Bearbeitet durch User
von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für die Antworten!

Die CCFL-Trafos habe ich vollständig übersehen. Damit lässt sich im 
Grunde direkt eine Spannung von 1600V erzeugen. Da ich die Spannung des 
Kondensators gerne einstellen würde, tendiere ich allerdings trotzdem 
weiter zum LT3750A. Zwei Fragen habe ich noch:

Lädt eine Schaltung, bestehend aus Trafo (+ Spannungsvervielfacher), im 
Vergleich zum LT3750A einen Kondensator langsamer?

Ließen sich mehrere Trafos mit nur einem LT3750A verwenden?

von Peter R. (pnu)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Lädt eine Schaltung, bestehend aus Trafo (+ Spannungsvervielfacher), im
> Vergleich zum LT3750A einen Kondensator langsamer?

Die Schaltung mit dem LT bildet die Hochspannung sowohl per 
1:10-Übersetzung als auch per Sperrwandlereffekt.

Bei der Dioden-Kondensatorkette erhöht der kapazitive Widerstand zweier 
C's  und zweier Dioden je Stufe den Innenwiderstand.

Niclas schrieb:
> Ließen sich mehrere Trafos mit nur einem LT3750A verwenden?

natürlich geht das, ist aber nicht nötig. Mehrere Dioden am 
Sekundär-Hochpunkt können mehrere Dioden versorgen, für jedes C eine 
Diode

Mach dich mit dem royer-Konverter bekannt. Der umgeht die vielen 
Probleme die durch die Streuinduktivität von Trafos entstehen.

Nicht umsonst wählt man bei CCFL's gerne Royer ( das hohe 
Übersetzungsverhältnis bringt ziemliche Streuung am Trafo)
und nimmt bei Netzgeräten den Sperrwandler ( da muss man mit hoher 
Primärspannung arbeiten und mit Diode-R-C-Beschaltung die 
Spannungsspitzen in den Griff bekommen)

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Peter R. schrieb:
>> - Trafo und Cockcroft-Walton Multiplier
>> - LT3750A mit entsprechender Beschaltung
>
> Die ganzen C-multiplier-Schaltungen (mit Vervielfacherkette) sind
> eigentlich nur für kleine Leistungen verwendbar.

Quark. Damit werden HV-Quellen im kW Bereich gebaut!

> Bei hohen Übersetzungsverhältnissen sind induktiv arbeitende Schaltungen
> eigentlich immer im Vorteil.

Nö.

> Da kommt neben dem Windungs-Verhältnissen
> auch noch die Sperrwandler-Spannungsüberhöhung dazu.

Bei 1,5kV ist das Spielkram. Bei 2-3 stelligen KV wissen die Experten, 
warum man das nicht einstufig machen will. Stichwort Diodensplittrafo.

https://de.wikipedia.org/wiki/Zeilentransformator#Ausf%C3%BChrung_in_den_1980er_und_1990er_Jahren

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Die CCFL-Trafos habe ich vollständig übersehen. Damit lässt sich im
> Grunde direkt eine Spannung von 1600V erzeugen. Da ich die Spannung des
> Kondensators gerne einstellen würde, tendiere ich allerdings trotzdem
> weiter zum LT3750A. Zwei Fragen habe ich noch:

Nö. Die klassichen CCFL Schaltungen lassen sich spielend mit einer 
variablen Eingangsspannung bis nahe 0V speisen und damit ist die 
Ausgangsspannung einstellbar.

> Lädt eine Schaltung, bestehend aus Trafo (+ Spannungsvervielfacher), im
> Vergleich zum LT3750A einen Kondensator langsamer?

Wenn man es ausreichend leistungsfähig baut, können beide Schaltungen 
sehr schnell sein.

von Rüdiger B. (rbruns)


Lesenswert?

Wenn du Power willst nummst du ein Netzteil aus dem Mikrowellenherd.

von svensson (Gast)


Lesenswert?

Peter R. schrieb:
> Bei 0,5 J Energie im C  (W = CU²/2) ist der Übergang von "sehr
> unangenehm" zu "gefährlich". Lieber zur Kontrolle ausrechnen und von 0,5
> J Abstand halten.

Eher noch nicht. Weidezaungeräte haben in der Regel bis 5 J Impuls und 
ca. 10kV. Ältere Geräte bis zu 25 J - und ausländische bis 75 J. Und es 
liegen auch nicht massenweise tote Wanderer herum.

So ein Weidezaungerät wäre vielleicht gut geeignet, wenn die Impulsrate 
von 1 Impuls pro Sekunde reicht.

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Elektrische Fliegenklatsche.
Sind ca. ~1,2kV, meistens.

von Lotta  . (mercedes)


Lesenswert?

Noch ne Möglichkeit:

Einen Netztrafo aus altem Röhreradio / Röhrenverstärker.
Beide 350V Anodenwicklungen in Reihe, dann Spannungsverdoppler.
Hat den Vorteil niederohmig zu sein, also hohe Auf-Ladeströme des
Kondensators ist aber groß und schwer und braucht Netzversorgung.

Wollt Ihr wirklich als Schalter nen FET nehmen?
Da fließen kurzzeitig mehere 100 Ampere, vor allem bei großem
Kondensator wie 500 uF. (Blitzröhre, Blitzdraht)
Währe da ein Thyristor nicht besser?

mfg

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Lotta  . schrieb:
> Wollt Ihr wirklich als Schalter nen FET nehmen?
> Da fließen kurzzeitig mehere 100 Ampere, vor allem bei großem
> Kondensator wie 500 uF. (Blitzröhre, Blitzdraht)
> Währe da ein Thyristor nicht besser?

So einer!

Beitrag "(V) neuen Thyristor Infineon TZ740N"

Was soll das EMP-Gerät denn machen? Einfach nur Knall Bumm? Naja. Ist 
bei 1,5kV eher unspektakulär. Wenn es laut werden soll, braucht man mehr 
Spannung, so um die 20-30kV, das scheppert ordentlich. Mehr geht immer 
;-)

von Lotta  . (mercedes)


Lesenswert?

Wenn der TO mit seiner Schaltung nen anständigen Teslatrafo ansteuert,
hat er seinen "EMP", da brennt dann in 20 Merter Entfernung
noch ein CB Packetradio-Modem durch...

mfg

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Lotta  . schrieb:
> Wenn der TO mit seiner Schaltung nen anständigen Teslatrafo ansteuert,
> hat er seinen "EMP", da brennt dann in 20 Merter Entfernung
> noch ein CB Packetradio-Modem durch...
> mfg

Dann hätte es mir meinen EuroTNC damals ruckzuck zerstören müssen.

Das war bei den HV Experimenten nebst AE5890EU auf dem selben Tisch.

von Lotta  . (mercedes)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
> Lotta  . schrieb:
>> Wenn der TO mit seiner Schaltung nen anständigen Teslatrafo ansteuert,
>> hat er seinen "EMP", da brennt dann in 20 Merter Entfernung
>> noch ein CB Packetradio-Modem durch...
>> mfg
>
> Dann hätte es mir meinen EuroTNC damals ruckzuck zerstören müssen.
>
> Das war bei den HV Experimenten nebst AE5890EU auf dem selben Tisch.

Och, geil!
Hatte der TNC nicht ein graues Metallgehäuse?
Das CB-Modem hatte ein schwarzes Plastegehäuse.
Oh, mann, das waren Zeiten...
Ein Teslatrafo, zu dem ich aufschauen konnte, wie bei nem Gott! ;-O
Und ich bin knapp 1,60 Meter "groß".
Naja, man kann nur eines. EMP oder hören. :-(

mfg

von DoS (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Lotta  . schrieb:
>
>> Wollt Ihr wirklich als Schalter nen FET nehmen?
>> Da fließen kurzzeitig mehere 100 Ampere, vor allem bei großem
>> Kondensator wie 500 uF. (Blitzröhre, Blitzdraht)
>> Währe da ein Thyristor nicht besser?
>
> So einer!
> Beitrag "(V) neuen Thyristor Infineon TZ740N"
> Was soll das EMP-Gerät denn machen? Einfach nur Knall Bumm? Naja. Ist
> bei 1,5kV eher unspektakulär. Wenn es laut werden soll, braucht man mehr
> Spannung, so um die 20-30kV, das scheppert ordentlich. Mehr geht immer
> ;-)

Ich hatte bei 6,8mF und 1,2kV einen Überschlag, das war ein Knall, dass 
ich dachte, ich habe ein Knalltrauma. Ich bin von Silvester einiges 
gewohnt, aber das war wirklich laut. Die Schaltung war auch mechanisch 
ordentlich dearraniert, auf den Voltmetern waren kleine Partikel 
eingebrannt, die Keramikkondensatoren waren verschwunden.

Aber einen EMP gibt es mit solchen Anwendungen nicht. Auch nicht mit 
höherer Spannung. Dazu haben die Kondensatoren eine viel zu hohe ESL. 
Kondensatoren die das leisten können, bekommst du nur mit 
Sondergenehmigung. Das ist reguliert wie Aceton oder Wasserstoffperoxid 
und viele andere Stoffe.

von Lotta  . (mercedes)


Lesenswert?

DOS meinte:

> Aber einen EMP gibt es mit solchen Anwendungen nicht. Auch nicht mit
> höherer Spannung. Dazu haben die Kondensatoren eine viel zu hohe ESL.
> Kondensatoren die das leisten können, bekommst du nur mit
> Sondergenehmigung. Das ist reguliert wie Aceton oder Wasserstoffperoxid
> und viele andere Stoffe.

Hey, nicht schecht!
Deshalb hat Opa MP-Kondensatoren genommen, da Elkos
zu langsam sind.
Wie würde es mit Selbstbau für den TO aussehen?

mfg

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Lotta  . schrieb:
> Hatte der TNC nicht ein graues Metallgehäuse?

Ja.

Lotta  . schrieb:
> Ein Teslatrafo, zu dem ich aufschauen konnte, wie bei nem Gott!

Solche Ausmaße gingen bei mir nicht, ich hab allerdings so oft den 
angeschlossenen PC neu starten müssen (ohne Beschädigungen) das ich 
sicher bin das meine Aufbauten "gefährlich" genug waren. ;-)

Als ob du mit der Handfunke beim senden in einem Pentium 2 rumstochern 
würdest.

DoS schrieb:
> Kondensatoren die das leisten können, bekommst du nur mit
> Sondergenehmigung. Das ist reguliert wie Aceton oder Wasserstoffperoxid
> und viele andere Stoffe.

Aber die Materialien zum selbstbau nicht. 
https://de.m.wikipedia.org/wiki/Leidener_Flasche

Außerdem muss man nur Schrotthändler kennen, vor allem welche die auch 
Demontage im industriellen bereich machen.

Also Kondensatoren sollten nicht das Problem sein.

von Chris K. (kathe)


Lesenswert?

Wie wärs mit so was:
Beitrag "Windungsschluss Prüfgerät"
Leider schon weg für dich.

: Bearbeitet durch User
von Helge (Gast)


Lesenswert?

Ich weiß ja nicht, wie schnell der Kondensator aufgeladen werden soll. 
Im Prinzip läßt sich das halt erreichen mit Teilen ausm Steckernetzteil: 
Trafo "verkehrt herum" verwenden, die kleinen Sperrwandler-controller, 
die meist verbaut sind, laufen auch mit 12V. So ein z.B. TNY265 als 
durchschnittlicher Vertreter dieser Gattung könnte an 12V etwa 2W 
umsetzen. Sekundärspannung abschätzen anhand Diode + C an der 
Eingangswicklung.

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Helge schrieb:
> Im Prinzip läßt sich das halt erreichen mit Teilen ausm Steckernetzteil:
> Trafo "verkehrt herum" verwenden, die kleinen Sperrwandler-controller,
> die meist verbaut sind, laufen auch mit 12V. So ein z.B. TNY265 als
> durchschnittlicher Vertreter dieser Gattung könnte an 12V etwa 2W
> umsetzen.

Das geht mit einem Mazilli/Royer auch.

von DoS (Gast)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
>
> Aber die Materialien zum selbstbau nicht.
> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Leidener_Flasche
> Außerdem muss man nur Schrotthändler kennen, vor allem welche die auch
> Demontage im industriellen bereich machen.
> Also Kondensatoren sollten nicht das Problem sein.

Na viel Spaß beim Basteln! Weißt Du wie lahm ein Mosfet schaltet? Du 
könnest GaN nehmen, dann bist Du Faktor 100...1000 schneller, aber nur 
wenn alles SMD ist und die Leiterplatte wie z.B EPC vor schlägt 
aufgebaut ist. Leistung ist aber da eher nicht machbar, die typische 
Spannung liegt bei 650V...
Es ist ganz gut so, dass ein EMP nicht so leicht zu bauen ist. Es gibt 
dafür keine legale Anwendung.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

DoS schrieb:
> Es ist ganz gut so, dass ein EMP nicht so leicht zu bauen ist.

Warum nicht? EMP ist einfach nur ein Elektromagnetischer Impuls. Wie 
stark der ist und was der bewirkt, ist ne ganz andere Frage! Um seine 
Nachbarn zu nerven, reicht ein kleiner Störsender mit ein paar W auf den 
richtigen Frequenzen . . .

Was anderes ist de NEMP, der Nukleare Elektromagnetische Impuls.
Der ist wirklich schwer zu bauen ;-)

https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetischer_Impuls#Nuklearer_elektromagnetischer_Impuls_(NEMP)

von pegelwendler (Gast)


Lesenswert?

Peter R. schrieb:
> Die ganzen C-multiplier-Schaltungen (mit Vervielfacherkette) sind
> eigentlich nur für kleine Leistungen verwendbar.

http://www.serious-technology.de/Ernsthafte%20Kaskade.htm

von DoS (Gast)


Lesenswert?

Ja und nein. Wenn man die Schaltung so aufbaut, fällt einem die 
Erd-Kapazität auf die Füße. In Russland (darf man das Wort noch 
verwenden?) wurden Elektrostatische Beschleuniger gebaut, da wurde in 
die Höhe gebaut, d.h. das heiße Ende war zig Meter über dem Boden. Das 
wirkt der Kapazität zur Erde entgegen. Sehr voluminös.
Dann gibt es eine wesentlich kompaktere Lösund des Problems: 
https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=https://indico.cern.ch/event/366464/contributions/1782250/attachments/728649/999803/150326_Workshop_ONIAC_a.pdf&ved=2ahUKEwjT9Ljhjvz2AhULyKQKHejrC9kQFnoECAUQAQ&usg=AOvVaw3enurxEmBiqIBYbeOd3ZQd

Die Kondensatoren werden ineinander gestapelt. dadurch ist das heiße 
Ende innen. Wir wollten damals damit 20MV im Endausbau erreichen. Die 
problematische Kapazität sieht keine Erde, sondern immer nur die nächst 
kältere Schalle. Ein Problem sind die  Montage der Dioden, wenn die 
innerste kaputt geht, muss alles raus. Ein Modell davon steht in London 
in einem Museum für Zukunftstechnologie.

von DoS (Gast)


Lesenswert?

Eines noch: bis 40kV ist die Elektronikerwelt noch in Ordnung. Darüber 
passieren "komische" Sachen, z.B. dass sich auf der Kabelisolation Ionen 
aus der Luft anlagern, die dann irgendwann ins "rutschen" kommen und 
dann eine Entladung erzeugen. Ich habe bis 150kV in Luft herum 
gebastelt. Da muss auf jeden Pin eine Schwimmkugel (OBI) um die 
Feldstärke runter zu bekommen. Darüber hilft nur noch Abstand, 
Öl/Isolation (ohne Dielektrizitätssprünge) oder Vakuum.

von Demotivator (Gast)


Lesenswert?

DoS schrieb:
> Aber einen EMP gibt es mit solchen Anwendungen nicht. Auch nicht mit
> höherer Spannung. Dazu haben die Kondensatoren eine viel zu hohe ESL.
> Kondensatoren die das leisten können, bekommst du nur mit
> Sondergenehmigung. Das ist reguliert wie Aceton oder Wasserstoffperoxid
> und viele andere Stoffe.

Die Quellen bitteschön ;-)

Das Konzept ist so Unsinn.
Das größte Problem wird werden, dass jeder m sein µF hat, und das bremst 
schnelle Spannungsanstiege. Einen EMP kann man damit vergessen. Ganz 
besonders mit MOSFET, die schalten viel zu langsam.

Den erzeugt man anders, oft ist Sprengstoff nötig. Konzepte:
https://de.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetischer_Impuls

Was mich immer wieder überrascht ist, dass die Leute solche potentiell 
verfänglichen Fragen gleich in ein Forum knallen, ohne zumindest ein 
absolutes Minimum an Recherche zu betreiben. Wenigstens den 
Wikipedia-Artikel sollte man vorher mal gelesen haben.
Aber dann gleich mit viel Hybris an die tödliche Hochspannung gehen. 
Bravo.

Wobei, sind wir froh, sonst würde permanent irgendein Koffe EMP-Geräte 
bauen.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Demotivator schrieb:
> Die Quellen bitteschön ;-)
>
> Das Konzept ist so Unsinn.
> Das größte Problem wird werden, dass jeder m sein µF hat, und das bremst
> schnelle Spannungsanstiege.

Dein Problem ist eher, daß du Induktivität und Kapazität nicht 
unterscheiden kannst . .  .

von Cap (Gast)


Lesenswert?

Demotivator schrieb:
> Dazu haben die Kondensatoren eine viel zu hohe ESL

Zerleg halt ein paar E Autos. Die DC Link Kondensatoren in den Inverter 
schaffen das schon. Wenn's nicht aufpasst, ist ein IGBT mit dem 
Kurzschlussstrom eines solchen Kondensator auch gleich geschrottet. Da 
reden wir vom kA Bereich.

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

DoS schrieb:
> Na viel Spaß beim Basteln!

Hab ich immer.

Am ende ist es ja völlig wumpe, es wird so nicht gehen.

: Bearbeitet durch User
von Demotivator (Gast)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Dein Problem ist eher, daß du Induktivität und Kapazität nicht
> unterscheiden kannst . .  .

Danke für den Hinweis!
Es muss selbstverständlich heißen:
"Jeder Meter hat sein µH".

Freudscher Vertipper (und ein fataler dazu :-().

von Max M. (prokrastinator)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Niclas schrieb:
> gestaltet sich die Schaltung zum Laden des
> Kondensators schwieriger.
Zündspule, induktionsarmer HV Kondensator, NE555 + Fet für die 
Zündspule,
Serienschaltung aus UF4007 als HV Diode.
Billig, robust, schnell genug.

Oder MW schlachten, da hast Du HV Netztrafo + Dioden mit ordentlich 
Wumms.

Aber was bezeichnest Du als EMP, was willst Du damit erreichen und wie 
glaubst Du wird die im Kondensator gespeicherte Energie zu einem 
abgestrahlten EMP?
Auch 20KV in 4uF machen als reiner Überschlag ohne abstrahlende Struktur 
noch nichts kaputt ausser die daran beteiligten Bauteile.
Das weiß ich aus Erfahrung ;-)

Da Du höchstwahrscheinlich nur Dich selber schädigen wirst, hast Du 
meinen Segen.
Darwin Award lässt grüßen.

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Peter R. schrieb:
> natürlich geht das, ist aber nicht nötig. Mehrere Dioden am
> Sekundär-Hochpunkt können mehrere Dioden versorgen, für jedes C eine
> Diode

Kannst du das genauer erläutern? Ich würde am liebsten den LT3750A 
verwenden, weiß aber nicht, wie ich das mit den verfügbaren Trafos 
machen soll. Leider kann ich nirgendwo einen Trafo finden, der diese 
Gleichung erfüllt:

Peter R. schrieb:
> Bei 0,5 J Energie im C  (W = CU²/2) ist der Übergang von "sehr
> unangenehm" zu "gefährlich".

Vielen Dank für den Hinweis. Die Gesamtkapazität der Kondensatoren liegt 
im Bereich von 2-5uF. Das wäre dann ähnlich einem Weidezaun. Zum Testen 
der Schaltung reichen aber auch erst einmal kleinere Kondensatoren.

DoS schrieb:
> Weißt Du wie lahm ein Mosfet schaltet?

Ich wollte einen SiC Mosfet verwenden. Dieser hier sollte ausreichend 
schnell schalten: MSC035SMA170B. Einen besseren konnte ich in dem 
Spannungsbereich nicht finden.

Zusammengefasst gibt es folgende Möglichkeiten:
- LT3750A mit entsprechendem Trafo (?)
- CCFL Trafo, V_out über V_in oder Ladedauer regelbar
- Trafo + Spannungsvervielfacher, V_out über Ladedauer regelbar
- Royer-Converter

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Max M. schrieb:
> Aber was bezeichnest Du als EMP, was willst Du damit erreichen

Es soll im (sehr nahen) Nahbereich ein Effekt auf elektronische Geräte 
haben. Zum Beispiel einen Taschenrechner durcheinander bringen.

von M.A. S. (mse2)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
> ich hab allerdings so oft den
> angeschlossenen PC neu starten müssen (ohne Beschädigungen) das ich
> sicher bin das meine Aufbauten "gefährlich" genug waren. ;-)
:)
Mitte der 80er Jahre: ich hatte einen Schneider CPC464 an einem 
selbstgebauten Netzteil (das natürlich keinerlei Entstörfilter hatte, 
wozu denn auch...).
Den musste ich jedes Mal neu starten, nachdem ich die Leuchtstoffröhre 
über meinem Arbeitsplatz eingeschaltet hatte...
=> Leuchstoffröhren sind gefährlich... ;)

Falk B. schrieb:
> Was anderes ist de NEMP, der Nukleare Elektromagnetische Impuls.
> Der ist wirklich schwer zu bauen ;-)
Na hoffentlich (und das wäre dann auch besser so)!

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
>> Aber was bezeichnest Du als EMP, was willst Du damit erreichen
>
> Es soll im (sehr nahen) Nahbereich ein Effekt auf elektronische Geräte
> haben. Zum Beispiel einen Taschenrechner durcheinander bringen.

Das wird TATSÄCHLICH so gemacht. Allerdings nicht mit 2-5uF, eher mit 
100-330pF, die Spannung ist mit 1,5kV OK. Die schließt man über einen 
robusten Relaiskontakt kurz, das ist einfach, robust und ausreichend. In 
den Stromkreis schleift man eine mehr oder minder große Stromschleife 
von vielleicht 0,5-1m Länge ein und legt die über die zu testende 
Schaltung. Das Relais rasselt dann mit um die 10-20Hz. Das hab ich mal 
auf einer EMV-Schulung gelernt. Man kann den Pulsstrom auch durch eine 
Massefläche jagen und sehen, ob die Schaltung zuckt oder nicht.

https://www.langer-emv.de/de/product/seminare/3/sf1-emv-experimentalseminar-stoerfestigkeit-teil-1/560

https://www.langer-emv.de/de/product/entwicklungssystem-stoerfestigkeit/68/e1-set-entwicklungssystem-stoerfestigkeit/54#Kurzbeschreibung

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Leider kann ich nirgendwo einen Trafo finden, der diese
> Gleichung erfüllt:

Der HA4060-AL von Coilcraft erfüllt die Gleichung. Allerdings steht in 
dem Datenblatt, dass der Trafo für 500V V_out ausgelegt ist. 
Gleichzeitig hat der Trafo "3000 Vrms isolation from primary to 
secondary windings". Wie muss ich das Datenblatt in diesem Fall lesen? 
Würde dieser Trafo für meine Anwendung passen?

von DoS (Gast)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Max M. schrieb:
>
>> Aber was bezeichnest Du als EMP, was willst Du damit erreichen
>
> Es soll im (sehr nahen) Nahbereich ein Effekt auf elektronische Geräte
> haben. Zum Beispiel einen Taschenrechner durcheinander bringen.

Jetzt kommen wir der Sache näher. Du willst keinen EMP-Impuls machen 
sondern einfach Radiated Emission (EMV). Das geht viel einfacher. Was Du 
da brauchst sind in der Tat am Besten einen verlustarmen Kondensator, 
eine Luftspule und eine Schaltung wie Royer, um das ganze hoch zu 
schaukeln. Das H-Feld induziert dann die Fehlspannungen in dem 
elektronischen Gerät.
@Demotivator: ich bin da ganz bei Dir. Als ich damals mit Hochspannung 
anfangen musste (mein Chef hats verlangt) war mir ordentlich mulmig und 
viel seriöse Infos über Spannungen oberhalb der Niederspannung gibt es 
nicht wirklich. Da gibt es die Teslaspulenbastler und das war es dann 
auch. Ich habe mich dann an das Thema ran getastet, habe den 
Versuchsraum mit einem Interlock versehen und Risiken vermieden.
Komponenten für den Personenschutz habe ich damals nicht wirlich 
gefunden. Selbst Heinzinger (HV-Netzteile) schrieb in der Anleitung, 
dass die Abschaltungsoption (Entladung) nicht für den Personenschutz 
zulässig ist. Entladelanzen sind für die Restladung...
Ein Kollege in Oxford ist in die Ecke geflogen, weil ihm ein Draht von 
einen 10kV-Netzteil auf den Oberschenkel gefallen ist. Aber der hat auch 
auf dem Schreibtisch mit fliegender Verdrahtung rum gemacht.

von Jonathan Schilling (Gast)


Lesenswert?

Hi,

kennst du die AN118 von LT schon?
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN118fb.pdf

Dort hat Jim Williams ein paar schöne Hochspannungsnetzteile für ~1kV 
vorgestellt.

Viele Grüße,
 Jonathan

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Es soll im (sehr nahen) Nahbereich ein Effekt auf elektronische Geräte
> haben. Zum Beispiel einen Taschenrechner durcheinander bringen.

Das geht bereits viel "Kleiner".
Angefangen hat es mit 14, das erste CB Funkgerät mit Magnetfuß auf 
Backblech am Fenster, jedes senden nahm mir mein damaliger PC sehr 
"Übel". Er "erstarrte" regelmäßig durch die hohe Feldstärke der 
verkürzen Antenne, denn im Nahebereich strahlen die trotz wenig Leistung 
doch recht ordentlich.

M.A. S. schrieb:
> Den musste ich jedes Mal neu starten, nachdem ich die Leuchtstoffröhre
> über meinem Arbeitsplatz eingeschaltet hatte...
> => Leuchstoffröhren sind gefährlich... ;)

Ich hab mit AC (SW Röhrenfernseher) und DST Zeilentrafos gebastelt. An 
einem Mazilli, also gnadenlos übersteuert mit Sinus anstelle 13~kHz 
Rechteck. Hat damals ordentlich "Geballert", sowohl von der Lautstärke 
als auch von der Helligkeit die durch die starken Funken entstanden.

12cm Jakobsleiter, da war's am schlimmsten! Aber auch eines der 
schönsten Experimente die ich bis heute machen konnte.

Leider hat der Trafo das nicht lange mitgemacht. :-(

: Bearbeitet durch User
von HJ B (Gast)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
> DST Zeilentrafo ... An einem Mazilli

Diodensplitttrafo (Eintakt-Sperrwandler-Betrieb/unipolare Aussteuerung)
an "Mazilli (aka weich schaltender stromgespeister Gegentaktwandler)"?

("Mazilli" nennt man (bzw. manche) nur eine bestimmte Ausführung des
genannten Prinzips, "Flyback-Dioden" statt Ansteuerwicklung separat.

Es bleibt aber ein Gegentaktwandler - auch wenn "Flyback", was in
dem Namen drin steckt, besagter Sperrwandler GEWESEN wäre.)


Hast Du da noch einen Brückengleichrichter nach dem Mazilli Trafo vor
den DST gesetzt (würde gehen), oder wie soll man das verstehen?


Kilo S. schrieb:
> gnadenlos übersteuert mit Sinus anstelle 13~kHz Rechteck

"Übersteuert" sind aber solche Wandler "mit Rechteck (bzw. Trapez)
anstatt Sinus".

Mir ist schleierhaft, wie Du das ansonsten genau meinen könntest,
bzw. Du mußt da einiges falsch verstanden haben und offensichtlich
noch immer verstehen.


Kilo S. schrieb:
> Leider hat der Trafo das nicht lange mitgemacht. :-(

Welcher? Der "Mazilli" Trafo, oder der DST? Denn sollte der DST
Dein Mazilli Trafo gewesen sein, würde mich kein Defekt wundern.

(Eher schon, daß es eine gewisse Zeit lang ging - den Aufbau hätte
ich tatsächlich gerne live gesehen, da doch ziemlich kurios.)

von Kilo S. (kilo_s)


Lesenswert?

HJ B schrieb:
> Hast Du da noch einen Brückengleichrichter nach dem Mazilli Trafo vor
> den DST gesetzt (würde gehen), oder wie soll man das verstehen?

Schon Mal die alten Schaltpläne der Fernseher gesehen? Also vor allem 
die der SW Geräte noch mit AC Trafo und Kaskade. Oft ist da noch ein 
Oszilloskopbild mit drauf, welche Signalform der Zeilentrafo gerne 
hätte. Daher die Angaben, stammen alle aus dem zugehörigen 
Servicemanual. Ich hatte damals welche mit 13kHz Trapez/Rechteck. Noch 
mit PL509 Röhre angesteuert.

Den DST hab ich mit einer eigenen Wicklung angeklemmt, so viel Platz war 
noch zwischen Spulenkörper und Kern das ich dort Draht mit 1mm 
durchfädeln konnte.

HJ B schrieb:
> Welcher? Der "Mazilli" Trafo, oder der DST? Denn sollte der DST
> Dein Mazilli Trafo gewesen sein, würde mich kein Defekt wundern.
> (Eher schon, daß es eine gewisse Zeit lang ging - den Aufbau hätte
> ich tatsächlich gerne live gesehen, da doch ziemlich kurios.)

Probier's einfach Mal aus.
3-5Windungen Lackdraht auf den ke n eines DST und Gib ihm.
Halt nicht lange, aber geht.

Die AC Trafos wären haltbarerer gewesen, waren sie nicht bereits so alt 
und verwittert gewesen. Die Fernseher aus denen ich die geschlachtet 
hatte standen draußen.

P.S:

https://www.mikrocontroller.net/attachment/365524/20180328_214443.mp4

Eines der alten Videos, "ZVS Mazilli" mit AC Zeilentrafo an 
Jakobsleiter, 36V Spannung.
Links e kennbar mit dem Lüfter (Kühlkörper knapp erkennbar) das "1000W 
Induktionsheizer ZVS" von Amazon.
https://www.amazon.de/-/en/gp/aw/d/B01CQ9K9DA/ref=sspa_mw_detail_5?ie=UTF8&psc=1&smid=A2CMC8IU7CLTT9&sp_csd=d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9waG9uZV9kZXRhaWwp13NParams

: Bearbeitet durch User
von HJ B (Gast)


Lesenswert?

Das Video geht (nur bei mir? keine Ahnung) leider nicht, aber die
Module kenne ich (jemand bekanntes hat genau dasselbe - betreibt
aber eine selbst gemachte Heizspule statt der kaufbaren daran).

Kilo S. schrieb:
> HJ B schrieb:
>> Welcher? Der "Mazilli" Trafo, oder der DST? Denn sollte der DST
>> Dein Mazilli Trafo gewesen sein, würde mich kein Defekt wundern.
>> (Eher schon, daß es eine gewisse Zeit lang ging - den Aufbau hätte
>> ich tatsächlich gerne live gesehen, da doch ziemlich kurios.)
>
> Probier's einfach Mal aus.
> 3-5Windungen Lackdraht auf den ke n eines DST und Gib ihm.
> Halt nicht lange, aber geht.

Ich sagte ja nicht, daß ich die Nichtfunktion als sicher ansehe.

Aber weder dürfte ein Gegentaktwandler mit einer unipolaren Last
sekundär (Einweggleichrichtung stellt die aber dar, eine Graetz
hätte die Frequenz verdoppelt aber den Trafo bipolar belastet)
noch ein Sperrwandlertrafo für Eintaktbetrieb besonders gut an
einem Gegentaktausgang funktionieren.

Hätte ich so nicht gemacht, weil's äußerst schlecht zusammenpaßt.


> HJ B schrieb:
>> Hast Du da noch einen Brückengleichrichter nach dem Mazilli Trafo vor
>> den DST gesetzt (würde gehen), oder wie soll man das verstehen?
>
> Schon Mal die alten Schaltpläne der Fernseher gesehen? Also vor allem
> die der SW Geräte noch mit AC Trafo und Kaskade. Oft ist da noch ein
> Oszilloskopbild mit drauf, welche Signalform der Zeilentrafo gerne
> hätte. Daher die Angaben, stammen alle aus dem zugehörigen
> Servicemanual. Ich hatte damals welche mit 13kHz Trapez/Rechteck. Noch
> mit PL509 Röhre angesteuert.

Das hat genau nichts mit dem DST zu tun bzw. auch nicht damit,
wieso Du Sinus für Übersteuerung zu halten scheinst.

Aber laß nur, es gibt auch zerstörerische Experimente, was soll's.

von Uwe S. (bullshit-bingo)


Lesenswert?

Kilo S. schrieb:
> Die AC Trafos wären haltbarerer gewesen

Ja, weil die "Schwachstelle" der DST´s oft die internen Dioden sind. 
Aber es scheinen deutlich unterschiedliche Dioden verbaut worden zu 
sein. Bei einem DST-Typ erhitzt sich das Gehäuse an der entsprechenden 
Stelle enorm, bei einem anderen Typ praktisch gar nicht. Sie sind halt 
nicht für stehende Lichtbögen bzw. hohe Last gebaut worden. Manch einer 
erlaubt es zufällig trotzdem.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hi,

ich habe nun eine Schaltung mit dem LT3750A aufgebaut. Der Schaltplan 
ist auf dem Screenshot der Simulation zu finden.

Leider funktioniert das Ganze noch nicht so richtig. Wie auf den 
Osziscreenshots zu sehen ist, wird der Ladevorgang gleich nach Beginn 
unterbrochen. Meine Vermutung ist, dass dies der schwankenden Spannung 
am R_bg-Pin geschuldet ist.

Laut Datenblatt kann dies durchaus ein Grund für Probleme sein, da der 
V_out Komparator bei einer Spannungsspitze von über 1,24V ausgelöst 
wird. Dort wird vorgeschlagen die Bypasskapazitäten des Trafos zu 
erhöhen, was ich bereits getan habe. Leider brachte dies keinen 
Unterschied. Außerdem habe ich verschiedene Bypasskapazitäten am 
R_bg-Pin hinzugefügt. Damit wurden die Spannungsschwankungen etwas 
abgedämpft, blieben aber immer über 1,3V.

Wie kann ich dieses Problem lösen?
Gibt es noch andere Möglichkeiten, weshalb die Schaltung so nicht 
funktioniert?

LG Niclas

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Nachtrag:

Außerdem ist mir noch aufgefallen, dass die Gatespannung nur sehr kurz 
anliegt. In der Simulation hat sich gezeigt, dass diese deutlich länger 
(8us) anliegen müsste. Warum dies der Fall ist, bleibt mir bisher ein 
Rätsel.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> ich habe nun eine Schaltung mit dem LT3750A aufgebaut. Der Schaltplan
> ist auf dem Screenshot der Simulation zu finden.

Hast du schon mal von Präfixen gehört? k, Meg, g, m, u? Damit werden die 
Zahlen der Bauteile DEUTLICH lesbarer.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> bis zu 1500V laden und diese über einen Mosfet wieder entladen.

Finde einen MOSFET der 1500V aushält. Viel Glück!

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Niclas schrieb:
>> bis zu 1500V laden und diese über einen Mosfet wieder entladen.
>
> Finde einen MOSFET der 1500V aushält. Viel Glück!

Man könnte ja auch einen Trafo mit nennenswertem Übersetzungsverhältnis 
benutzen. Aber das wäre wohl "Neuland" ;-)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Man könnte ja auch einen Trafo mit nennenswertem Übersetzungsverhältnis
> benutzen.

Ich sehe nur, dass hier eine Menge darüber diskutiert wurde, wie man den 
Kondensator auf die gewünschten 1500V auflädt. Fein, alles gut soweit.

Aber damit fehlt noch der zweite Teil, diesen Kondensator per MOSFET zu 
entladen.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Damit werden die
> Zahlen der Bauteile DEUTLICH lesbarer.

Habe ich angepasst und gleich noch den Schaltplan aktualisiert. Danke 
für den Hinweis.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Finde einen MOSFET der 1500V aushält. Viel Glück!

Ich hatte an den hier gedacht, habe aber auch noch andere MOSFETs sowie 
IGBTs mit entsprechenden Kennzahlen gefunden:

https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/1244846-msc035sma170b-datasheet

Aber erst einmal möchte ich das Laden lösen :)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
>> Finde einen MOSFET der 1500V aushält. Viel Glück!
> Ich hatte an den hier gedacht ... MSC035SMA170B

Wow! Krasses Teil, und sogar lieferbar. Der Preis ist mit 33€ allerdings 
auch happig.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
>> Damit werden die
>> Zahlen der Bauteile DEUTLICH lesbarer.
>
> Habe ich angepasst und gleich noch den Schaltplan aktualisiert. Danke
> für den Hinweis.

Gut. Aber was sollen die unsinnigen Kästen für die Diode und den MOSFET? 
Nimm die normalen Dioden/MOSFET Symbole und trage die Modellnamen ein!
Es kann so einfach sein!

Lad mal das LTspice File hoch.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Nimm die normalen Dioden/MOSFET Symbole und trage die Modellnamen ein!

Habe ich angepasst.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Habe ich angepasst.

Gut. Ich hab den Fehler gefunden. Der Steuereingang CHARGE muss >1,1V 
BLEIBEN, damit das Ding läuft! <0,2V schalten sofort aus!

Siehe Anhang, ich hab mal einen anderen MOSFET genommen. Deine Diode hat 
auch Probleme. Erstens ist die anscheinend keine schnelle Diode, 
außerdem bricht die bei um die 1kV durch, warum auch immer. Ich hab mal 
eine 2kV Diode "erfunden". Dann funktioniert alles sauber.

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Laut Datenblatt kann dies durchaus ein Grund für Probleme sein, da der
> V_out Komparator bei einer Spannungsspitze von über 1,24V ausgelöst
> wird. Dort wird vorgeschlagen die Bypasskapazitäten des Trafos zu
> erhöhen, was ich bereits getan habe. Leider brachte dies keinen
> Unterschied. Außerdem habe ich verschiedene Bypasskapazitäten am
> R_bg-Pin hinzugefügt. Damit wurden die Spannungsschwankungen etwas
> abgedämpft, blieben aber immer über 1,3V.
>
> Wie kann ich dieses Problem lösen?
> Gibt es noch andere Möglichkeiten, weshalb die Schaltung so nicht
> funktioniert?

Falk B. schrieb:
> Gut. Ich hab den Fehler gefunden. Der Steuereingang CHARGE muss >1,1V
> BLEIBEN, damit das Ding läuft! <0,2V schalten sofort aus!

Vielen Dank! Das war allerdings nur ein Fehler in der Simulation. Mit 
der echten Schaltung habe ich noch andere Probleme. Bitte in diesem 
Beitrag die Oszi-Screenshots beachten. Der Charge-Pin ist dort länger 
High und trotzdem wird der Ladevorgang abgebrochen.

von Christoph E. (stoppi)


Lesenswert?

>außerdem bricht die bei um die 1kV durch, warum auch immer.

Die Diode muss ja bei 1.2kV Ladespannung auch das doppelte sperren, wenn 
der Kondensator voll aufgeladen ist...

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Christoph E. schrieb:
>>außerdem bricht die bei um die 1kV durch, warum auch immer.
>
> Die Diode muss ja bei 1.2kV Ladespannung auch das doppelte sperren, wenn
> der Kondensator voll aufgeladen ist...

Nicht ganz. Es ist nur Ua+N*Uin + Reserve.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Vielen Dank! Das war allerdings nur ein Fehler in der Simulation. Mit
> der echten Schaltung habe ich noch andere Probleme. Bitte in diesem
> Beitrag die Oszi-Screenshots beachten. Der Charge-Pin ist dort länger
> High und trotzdem wird der Ladevorgang abgebrochen.

Das hier?

Beitrag "Re: Kondensator auf 1500V laden"

Klingt nach EMV Problemem durch ungünstigen AUfbau. Zeig mal ein Bild 
davon.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Das hier?

Ja. Sorry, das ging in meinem letzten Post unter.

Aktuell habe ich die Bauteile ausgelötet und teste auf einem Breadboard. 
Die Spannungsspitzen traten aber auch bei der Platine (siehe Bild) auf.

Zur Platine:
Das Platine ist auf die schnelle entstanden und wurde aus einer 
beidseitigen Kupferplatte gefräst. Das digitale Poti unten rechts habe 
ich durch einen einfachen Widerstand ersetzt. Da hatte ich vor allen 
Dingen nicht an die hohe Spannung auf der Primärseite gedacht. Das 
Design ist mit Sicherheit nicht optimal. Ich hoffe man kann auf dem 
Screenshot einigermaßen was erkennen. Die Pins vom LT3750A sind 
spiegelverkehrt.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Ja. Sorry, das ging in meinem letzten Post unter.
>
> Aktuell habe ich die Bauteile ausgelötet und teste auf einem Breadboard.

Ohje. Ob es das besser macht? Da habe ich ernste Zweifel. Das ist ein 
Schaltregler, wenn auch nicht der giftigste.

> Die Spannungsspitzen traten aber auch bei der Platine (siehe Bild) auf.

Die meisten sehen nach Meßfehlern aus.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk%C3%B6pfe_richtig_benutzen

> Zur Platine:
> Das Platine ist auf die schnelle entstanden und wurde aus einer
> beidseitigen Kupferplatte gefräst. Das digitale Poti unten rechts habe
> ich durch einen einfachen Widerstand ersetzt. Da hatte ich vor allen
> Dingen nicht an die hohe Spannung auf der Primärseite gedacht. Das
> Design ist mit Sicherheit nicht optimal. Ich hoffe man kann auf dem
> Screenshot einigermaßen was erkennen. Die Pins vom LT3750A sind
> spiegelverkehrt.

Na toll. Wer soll sich da durchfitzen? Wo ist der zugehörige Schaltplan?
Siehe Netiquette!

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Die meisten sehen nach Meßfehlern aus.

Ich habe nochmal am RBG-Pin mit kurzer GND-Leitung und 10:1 Probe 
gemessen (siehe Fotos). Die Spannungsspitzen messe ich weiterhin. 
Allerdings gibt es auch bei der 0V-Messung Spannungsspitzen.

Wenn diese Spannungsspitzen Messfehler sind, bleibt allerdings immer 
noch die Frage, warum die Gate-Spannung sofort wieder einbricht und der 
Done-Pin auf 0V abfällt. Der Done-Pin ist laut Datenblatt nur von UVLO 
(Vtrans, Vcc), Chiptemperatur und Vout Comparator (und damit von Vrbg) 
abhängig.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:

> Ich habe nochmal am RBG-Pin mit kurzer GND-Leitung und 10:1 Probe
> gemessen (siehe Fotos). Die Spannungsspitzen messe ich weiterhin.
> Allerdings gibt es auch bei der 0V-Messung Spannungsspitzen.

Naja, aber der Hauptanteil ist schon ein echtes Signal.

> Wenn diese Spannungsspitzen Messfehler sind, bleibt allerdings immer
> noch die Frage, warum die Gate-Spannung sofort wieder einbricht und der
> Done-Pin auf 0V abfällt.

Weil der IC "denkt", daß die Ausgangsspannung erreicht ist, was man ja 
an der Spannung am RBG-Pin sieht. Wenn dort 1,25V oder mehr anliegen, 
ist Feierabend.

Du holst dir durch deinen Steckbrettaufbau mit ungünstiger Leitungs- und 
Masseführung eine Schaltstörung rein, welche den IC veralbert. Zeig den 
Gesamtaufbau.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier ist der aktuelle Aufbau.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


Lesenswert?

Bedenke, dass die Kontakte von Steckbrettern oft einen beträchtlichen 
Übergangswiderstand haben. GND ist dann nicht mehr überall gleich GND.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Hier ist der aktuelle Aufbau.

Naja. Könnte schlimmer sein, ist aber trotzdem eher schlecht. Schau dir 
die Masseführung an. Vor allem, die Strompfade des Leistungsteils. Der 
Loddar, äh, Lothar hat das vor Äonen schön erklärt.

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

Zeichne die Strompfade im Schaltpan und dann im Layout und staune. Vor 
allem der Source-Widerstand und die Anbindung an Masse bzw. die 
Pufferkondensatoren ist viel zu lang und damit induktiv. Die langen 
Zuleitungen zum MOSFET ebenso. Der kritische Widerstand + C an RBG geht 
über die "weiche" Masse, wo die starken Schaltpulse drüber laufen. Das 
geht schief. Außerdem ist die Verbindung der senkrechten Masseleitung 
zur linken Seite im Bild gar nicht sichtbar. Wer weiß, wieviel Meter 
Kabel dazwischen liegen? ;-)
Abhilfe kann hier nur eine kurze, sternförmige Masseführung bringen. Vor 
allem darf die Masse vom IC bzw. dem kritischen RC-Glied nicht über die 
gleiche Leitung wie der Sourcewiderstand laufen. Alles bekommt eine 
eigene, möglichst kurze Leitung zum Massepunkt. Dort muss auch ein 
ausreichend HF-tauglicher Kondensator sitzen. 1-2 uF reichen. Folie oder 
Keramik.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hier noch zwei Anmerkungen. Siehe Anhang. Das RC-Glieg nach oben links 
schieben, damit kann man es sehr einfach mit Masse verbinden. Den 
Sourcewiderstand ähnlich. Hier muss man malkurz nachdenken. In deiner 
Schaltung hast du 6 MILLIOHM zur Strommessung. Das macht 13A 
Spitzenstrom! Auf nem Steckbrett? Naja. Man sollte den Widerstand direkt 
an Source vom MOSFET anlöten, ebenso ein Klabe, das dann zum IC geht. 
Dann könnte es funktionieren. Der MOSFET ist dann immer noch ein wenig 
lang angebunden, das könnte aber passen, denn die Taktfrequenz ist nicht 
so hoch. Und zum Schluß den blauen Kondensator direkt an die Pins vom IC 
stecken, nicht in die Masseschiene.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Vielen Dank für die Hinweise. Das hat mir wirklich sehr geholfen.

Ich habe das Ganze nochmal neu aufgebaut und versucht alles zu beachten 
(siehe Bild). Allerdings funktioniert der Ladevorgang noch nicht ganz 
korrekt. Direkt am Ende des zweiten Rechteckimpulses tritt wieder eine 
Spannungsspitze auf und unterbricht den Ladevorgang. Ich habe mit RVout 
einen 220k Widerstand verbunden, sodass der Kondensator eigentlich noch 
weiter geladen werden müsste. Werde ich dieses Problem mit einer neu 
(und dieses Mal besser) designten Platine lösen können oder gibt es 
hierfür möglicherweise eine andere Erklärung?

Außerdem bin ich etwas über den ersten Rechteckimpuls am Gate-Pin 
verwundert. Diesen kurzen Impuls konnte ich nie in der Simulation 
finden, während der zweite Impuls dem ersten Impuls der Simulation 
entspricht. Vielleicht liegt das an der neueren Version des IC?

Außerdem gibt es diesen deutlichen Überschwinger an Vout. Dieser tritt 
in der Simulation auch nicht auf. Wodurch entsteht dieser Überschwinger?

von Niclas (Gast)


Lesenswert?

Nachtrag:
- C_out = 10nF (aufzuladende Kondensator)
- R_sense = 20mOhm (begrenzt Strom auf ~4A)
- R_vout = 220kOhm (Kondensatorspannung maximal 496V)

von Max M. (prokrastinator)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Diesen kurzen Impuls konnte ich nie in der Simulation
> finden

Simulationen sind maximal so gut wie die Modelle.
Und die Modelle von komplexen ICs sind extrem stark simplifiziert um das 
überhaupt in endlicher Zeit simulieren zu können.

Niclas schrieb:
> Wodurch entsteht dieser Überschwinger?
Übergangswiderstände, Kabel, Skin Effekt, Massefehler bei der Messung, 
Bauteilmodelle entsprechen nicht der Realität etc. pp.

Bei Schaltnetzteilen  ist immer die Frage ob das was man auf dem Oszi 
sieht wirklich da ist und ob das was da ist auch auf dem Oszi zu sehen 
ist.
Ich denke der Hubbel ist was von allem.
Der ist schon da, aber nicht in der Höhe.

Hängt stark davon ab wo genau Du gemessen hast und ob mit Kabelantenne + 
Kroko Klemme am Tastkopf oder Massefeder.

Alles schick.
Bau das mit korrektem Layout auf.
Das das überhaupt auf den Steckbrett funzt hätte ich garnicht vermutet.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Niclas schrieb:
> Vielen Dank für die Hinweise. Das hat mir wirklich sehr geholfen.
>
> Ich habe das Ganze nochmal neu aufgebaut und versucht alles zu beachten
> (siehe Bild). Allerdings funktioniert der Ladevorgang noch nicht ganz
> korrekt. Direkt am Ende des zweiten Rechteckimpulses tritt wieder eine
> Spannungsspitze auf und unterbricht den Ladevorgang.

Ist schon mal ein wichtiger Schritt nach vorn.

> Ich habe mit RVout
> einen 220k Widerstand verbunden, sodass der Kondensator eigentlich noch
> weiter geladen werden müsste. Werde ich dieses Problem mit einer neu
> (und dieses Mal besser) designten Platine lösen können

Kann sein, muss nicht.

> oder gibt es
> hierfür möglicherweise eine andere Erklärung?

Man sieht eindeutig, daß der Abschaltpuls des MOSFETs mordsmäßig in dein 
kritisches Signal einkoppelt, auch in andere Signale. Das muss man 
weiter vermindern. Dein Aufbau ist schon DEUTLICH besser, aber irgendwas 
ist immer noch zu schlecht. Hmmm.

> Außerdem bin ich etwas über den ersten Rechteckimpuls am Gate-Pin
> verwundert. Diesen kurzen Impuls konnte ich nie in der Simulation
> finden, während der zweite Impuls dem ersten Impuls der Simulation
> entspricht. Vielleicht liegt das an der neueren Version des IC?

Nein. Vermutlich läuft der Oszillator im IC frei, auch wenn CHARGE auf 
LOW steht und erzeugt an Start einen zufällig breiten Pulse. Ist der 
Puls reproduzierbar so schmal?

> Außerdem gibt es diesen deutlichen Überschwinger an Vout. Dieser tritt
> in der Simulation auch nicht auf. Wodurch entsteht dieser Überschwinger?

Gute Frage, das darf bei einer praktisch rein kapazitiven last nicht so 
sein. Vermutlich ist es ein Meßfehler durch ein induktive Einkopplung.

DER RBG Signal ist ungewollt ein Stördetektor. Dort sieht man das 
Ausschwingverhalten des Trafos, wenn der MOSFET abschaltet. Was hast du 
für eine Diode? Immer noch die komische EM518? Die ist zu langsam, die 
hat trr=1,5us, das ist schnachlangsam. Du brauchst eine schnelle 
HV-Diode ala UF4007 oder ähnlich. Es gibt auch schnelle mit mehreren kV. 
Die Diode sollte eine trr (reverse recovery time) von kleiner 200ns 
haben, besser kleiner 100ns.

Dein Hauptproblem ist aber immer noch der Abschaltpuls. Mach mal deinen 
R6 größer. Die Schaltschwelle vom IC liegt bei 78mV. Bei 50mOhm hat man 
zwar nur ~2A Spitzenstrom, damit kann man aber erstmal testen, ob schie 
Schaltung vollständig läuft. Dann muss man die Störeinkopplung 
lokalisieren und verringern.

Was man noch machen kann. Schieb mal die Verbindung von + zum Trafo nach 
recht, bis an den MOSFET ran. Damit verringert man die Auskoppelschleife 
nochmal deutlich. Siehe Anhang. Viel mehr geht dann aber vermutlich 
nicht mehr.

von Falk B. (falk)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Was noch eine Quelle endloser Freude, ähhh, EMV-Probleme sein kann, ist 
der Trafo. Welche Daten hat der WIRKLICH? Ist der selbst gebaut oder 
fertig gekauft? Welche Daten hat der? Vor allem die Streuinduktivität 
ist sehr kritisch, denn das ist ein Sperrwandler. Die sollte man mal 
messen. Das sollte nicht viel mehr als 1% der Primärinduktivität 
rauskommen.

http://www.wolfgang-wippermann.de/koppelfa.htm

Letzte Maßnahme wäre ein RC-Snubber am Drain des MOSFETS, KURZ und 
kompakt aufgebaut. Direkt vom DRAIN nach Masse, ohne lange Wege, R+C 
zusammenlöten und nur die Enden stecken.

: Bearbeitet durch User
von Niclas (Gast)



Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> Ist der
> Puls reproduzierbar so schmal?

Ja.

Falk B. schrieb:
> Du brauchst eine schnelle
> HV-Diode ala UF4007 oder ähnlich.

Habe ich erst einmal durch UF5408 ersetzt.

Falk B. schrieb:
> Bei 50mOhm hat man
> zwar nur ~2A Spitzenstrom, damit kann man aber erstmal testen, ob schie
> Schaltung vollständig läuft.

Das hat leider nicht geklappt. Schon bei 26mOhm schaltet der Mosfet gar 
nicht mehr (siehe Bilder).

Falk B. schrieb:
> Ist der selbst gebaut oder
> fertig gekauft? Welche Daten hat der?

Gekauft (Coilcraft NA5919-AL). 55uH bei 0A, 38,5uH bei 13,6A, 1,58uH 
Streuinduktivität, N=4.

Die Schaltung funktioniert jetzt! :) Folgendes habe ich verändert:
- C_out 10nF durch 30nF ersetzt
- EM518 durch UF5408 ersetzt
- Trafo Bypasskondensatoren (2x 1000uF 50V) durch 2x 680uF 35V ersetzt
- RC-Snubber mit 2nF + 10Ohm zwischen Drain und GND hinzugefügt (War mir 
nicht ganz sicher wie das berechnet wird. Bei 3nF + 5Ohm schaltet der 
Mosfet nicht mehr.)
- V_trans Bypasskondensator 10uF durch 2x10uF ersetzt (das hat zusammen 
mit dem RC-Snubber zum Erfolg geführt)
- Strom auf ~4A begrenzt (20mOhm Widerstand)

Mit dem 6mOhm Widerstand wird die Störung an RBG wieder zu groß (siehe 
Oszi Screenshots) und die Schaltung funktioniert nicht mehr. Die 
Überschwinger von V_out gingen mit der größeren Kapazität weg.

Wenn ich versuche den Kondensator nun auf 1500V aufzuladen, könnte die 
Störung an RBG auch bei R6=20mOhm zu groß werden. Gibt es eine 
Möglichketi dies zu verhindern? Auf dem Breadboard kann ich das aufgrund 
der hohen Spannung wohl nicht einfach ausprobieren.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:

>> Ist der
>> Puls reproduzierbar so schmal?
>
> Ja.

Merkwürdig ist auch die Kette aus Minipulsen, bevor es richtig los geht. 
Das könnte ein Hinweis auf einen grundlegenden Schaltungsfehler sein.

> Das hat leider nicht geklappt. Schon bei 26mOhm schaltet der Mosfet gar
> nicht mehr (siehe Bilder).

Auch Merkwürdig.

> Gekauft (Coilcraft NA5919-AL). 55uH bei 0A, 38,5uH bei 13,6A, 1,58uH
> Streuinduktivität, N=4.

Hmm, 1,6uH sind schon ne ordentlich Hausnummer, erst recht bei 13A. Da 
muss man auf jeden Fall eienn Snubber einsetzen.

> Die Schaltung funktioniert jetzt! :) Folgendes habe ich verändert:
> - C_out 10nF durch 30nF ersetzt

Das sollte egal sein.

> - EM518 durch UF5408 ersetzt

Gut.

> - Trafo Bypasskondensatoren (2x 1000uF 50V) durch 2x 680uF 35V ersetzt

Das klingt mir nicht so sinnvoll. Das Datenblat empfehlt 10uF Keramik 
(oder Folie) sowie 68uF Elko, wobei das kein Wald-und Wiesentyp sein 
sollte sondern ein LOW ESR Typ.
> - V_trans Bypasskondensator 10uF durch 2x10uF ersetzt (das hat zusammen
> mit dem RC-Snubber zum Erfolg geführt)
> - Strom auf ~4A begrenzt (20mOhm Widerstand)

Gut. Es geht in die richtige Richtung.

> Mit dem 6mOhm Widerstand wird die Störung an RBG wieder zu groß (siehe
> Oszi Screenshots) und die Schaltung funktioniert nicht mehr.

Hmm, Mist.

> Wenn ich versuche den Kondensator nun auf 1500V aufzuladen,

Dafür brauchst du eine 3kV Diode, die man aber auch aus 3 Dioden in 
Reihenschaltung bauen kann.

> könnte die
> Störung an RBG auch bei R6=20mOhm zu groß werden. Gibt es eine
> Möglichketi dies zu verhindern?

Wir sind dem Problem zwar auf der Spur, aber es fehlt noch der 
entscheidende Schritt.

Wir sehen eindeutig, daß die Störung beim Ausschalten des MOSFETs 
auftritt. Der ganz große Störpuls ist ehr kurz, so um die 50ns und 
weniger. Allerdings gibt es den, wenn auch weniger stark, in deiner 
Version mit 20mR. Und ich sehe nicht so ganz, warum deine 6mR Variante 
nicht funktionieren soll. Die Spannung erreicht ja fast die gleiche Höhe 
wie bei 20mR, nur halt mit einem Puls. Miss mal an Stelle von CHARGE das 
DONE Signal.

> Auf dem Breadboard kann ich das aufgrund
> der hohen Spannung wohl nicht einfach ausprobieren.

Das geht schon, wenn man zwischen den HV-Potentialen genügend Reihen 
Platz läßt.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Wenn man den Koppelfaktor in der Simulation auf 0,978 setzt, was dem 
realen Trafo entspricht, sieht man auch die Kette von Minipulsen am 
Anfang des Ladezyklus. Die Streuinduktivität macht hier also ordentlich 
Probleme. Der erste kurze Puls ist auch da, eben als Kette.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Hmmm, die im Datenblatt empfohlenen Trafos von Coilcraft haben DEUTLICH 
weniger Streuinduktivität!

DA2032-DA2034 haben 0,15-0,24uH, das ist Faktor 10 weniger!

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Falk B. schrieb:
> sowie 68uF Elko, wobei das kein Wald-und Wiesentyp sein
> sollte sondern ein LOW ESR Typ

Ist ein Low ESR Typ. Bei höheren Strömen werden auch 3x 68uF in den 
Beispielschaltungen verwendet. Vorher hatte ich 3x 100uF, aber da im 
Datenblatt beschrieben ist, dass man diese Kapaität bei Störungen an RGB 
erhöhen soll, habe ich da mal große Kondensatoren ausprobiert.

Falk B. schrieb:
> DA2032-DA2034 haben 0,15-0,24uH, das ist Faktor 10 weniger!

Ich denke folgende Trafos sollten besser geeignet sein. Ärgerlich, dass 
ich diese erst jetzt entdeckt habe:

JA4635-AL: L=28uH, N=6, L_s=0,138, V_iso=3000Vrms, I_sat=10,5A

KA4823-CL: L=28uH, N=12, L_s=0,115, V_iso=3000Vrms, I_sat=10,5A

JA4635-AL erfüllt die Gleichung aus dem Datenblatt mit I_pk=9A und der 
KA4823-CL mit I_pk=4,5A. Gibt es bei der Auswahl der Trafos außer diesen 
Kennzahlen noch etwas zu beachten?

Außerdem habe ich noch einmal mit beiden Trafos eine Simulation gemacht. 
Mit dem KA4823-CL gibt es keine Spannungsspitzen mehr an RGB. Ich denke 
der KA4823-CL passt am besten und würde den mal bestellen.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

Niclas schrieb:
> JA4635-AL erfüllt die Gleichung aus dem Datenblatt mit I_pk=9A und der
> KA4823-CL mit I_pk=4,5A. Gibt es bei der Auswahl der Trafos außer diesen
> Kennzahlen noch etwas zu beachten?

Eigentlich nicht, das sollte passen.

von Niclas (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Ich habe die Schaltung nun nochmal mit dem KA4823-CL und ohne RC-Snubber 
aufgebaut. Interessanterweise bricht der Ladevorgang nun nach dem 
zweiten Schaltvorgang ab (siehe Screenshot) und der Done-Pin wird Low. 
Allerdings sind an RGB keine Spannungsspitzen über 1V erkennbar, die 
einen Abbruch auslösen würden.

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]
  • [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.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.