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Hallo!

Ich bins wiedermal mit meiner "üblichen" Schaltung. Grundsätzlich erfüllt die Schaltung ja ihren Zweck, indem ich mit ihr nämlich mit einer einstellbaren Frequenz von momentan ca. 10kHz bis über 100kHz einen HF/HV-Trafo ansteuern kann. Das eigentliche Problem besteht darin, dass diese Schaltung (natürlich mit angeschlossenem HV-Trafo) schon bei ca. 10VDC als Eingangsspannung ca. 10A saugt. Nun, dies führt wiederrum dazu, dass die beiden MOSFETS vor Hitze fast "verdampfen" und ich die Eingangsspannung nicht erhöhen kann - benötigen würde ich nämlich ca. 40V am Eingang. Interessanterweise macht es kaum einen Unterschied, ob ich den Trafo mit z.B. 20kHz oder 100kHz ansteuere, am Stromverbrauch ändert sich nichts.

Liegt es an der Schaltung, oder doch an der Konstruktion des HV-Trafos - was meint ihr, könnte ich ändern?

Außerdem: Selbst wenn es am Trafo liegt, finde ich, sollten die MOSFETS doch einiges mehr aushalten, immerhin möchte ich auch "Leistung" übertragen, sprich am HV-Ausgang des Trafos sollten schon bis ca. 30mA bei ca. 8kV zur Verfügung stehen und das bei Frequenzen von 20-100kHz. Zumindest 1 Minute im Betrieb sollten das die Bauteile aushalten können. Ein Ölbrennerzündtrafo liefert z.B. 15kV bei 40mA und 20kHz. Welche "besseren" MOSFETS könnte ich verwenden, die das verkraften?

Zum Trafo:

Ferritkern aus DC-Zeilentrafo (B43xH76xT13/Dicke13) mit Primär 12 Windungen/1,3Draht und Sekundär 1800Windungen/0,22Draht (vgl.Bild)

Zur Schaltung:

» » » » Und natürlich größere Kühlkörper für die FET's.
» » » »
» » »
» » » Ich denke die sollten schalten und nicht heizen?
» »
» » Das schon, aber meine Kühlkörper sind ja wirklich winzig & wenn da 250
» Watt
» » rüber soll (oder mehr?) denke ich wird doch wärmer.
»
» Die 250W sollen doch im Trafo übertragen werden....
» 100% Schaltverluste wäre ziemlich langweilig.
»
» Gruß Steffen

"langweilig" ist gut ...

Natürlich im Trafo!, aber Verluste gibts doch immer und wenn nur 5%, aber ok ich werd mal sehen was nötig ist.

» » » Und natürlich größere Kühlkörper für die FET's.
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» » Ich denke die sollten schalten und nicht heizen?
»
» Das schon, aber meine Kühlkörper sind ja wirklich winzig & wenn da 250 Watt
» rüber soll (oder mehr?) denke ich wird doch wärmer.

Die 250W sollen doch im Trafo übertragen werden....
100% Schaltverluste wäre ziemlich langweilig.

Gruß Steffen

» » Und natürlich größere Kühlkörper für die FET's.
» »
»
» Ich denke die sollten schalten und nicht heizen?

Das schon, aber meine Kühlkörper sind ja wirklich winzig & wenn da 250 Watt rüber soll (oder mehr?) denke ich wird doch wärmer.

» Und natürlich größere Kühlkörper für die FET's.
»

Ich denke die sollten schalten und nicht heizen?

Nagut, DANKE für die vielen Infos - jetzt gehts ans Werk.

Ich werde die Schaltung komplett neu aufbauen, kompakter und die Leiterbahnen dicker ggf. mit Drähte machen.
L1 kommt Weg, die Gatewiderstände runter auf 27Ohm und die genannte RC-Reihenschaltung zu den MOSFETS,
weiters werde ich noch an Pin7 des SG3525 ein 100Ohm Widerstand in Reihe zur Einstellung einer Totzeit einfügen.
Und natürlich größere Kühlkörper für die FET's.

Danke nochmal und beste Grüße!!

» Liegt es an der Schaltung, oder doch an der Konstruktion des HV-Trafos -
» was meint ihr, könnte ich ändern?

Kurz zusammengefaßt und im Moment mal Verluste vernachlässigend willst Du also 240 Watt übertragen (8kV * 30mA). Selbst bei 40V Eingangsspannung wären das also 6A, bei 10V wären es 24A (immer zuzüglich der Verluste). 240 Watt dürfte auch für kurze Zeit (1 Minute) mit diesem kleinen Ferritkern schwierig werden, weil der wie schon anderswo geschrieben, bei großen Strömen (= große magnetische Feldstärke) in die Sättigung geht.

Gehen wir einfach mal davon aus, daß der Trafo das könnte und daß Du primärseitig 10A Strom brauchst. Der IRFB4019 hat bei Vgs=10V und Id=10A einen Drain-Source Widerstand von 80mOhm. Damit verbrätst Du also schon bei diesen Bedingungen statisch 8 Watt, die sich bei einem Tastverhältnis von 50:50 auf beide Transistoren aufteilen. 8 Watt machen mit einem kleinen Kühlkörper schon ordentlich warm. Unter 7V Vgs geht der Rds(on) steil nach oben und Deine Transistorverluste steigen überproportional.

Die Frage ist daher, welche Gate-Source Spannung letztlich überbleibt, zumal wenn Du die Schaltung nur mit 10V betreibst. 10V sind ungesund weil damit mutmaßlich kaum noch 7V Vgs übrigbleiben. Das müsstest Du halt mal nachmessen. Ich würde die Versorgungsspannung auf mindestens 15V erhöhen, damit die Transistoren besser durchschalten. Außerdem kann der Schaltungswiderstand zwischen Source und Ground bei einem Lochrasteraufbau mit dünnen Drähtchen leicht einige 100 mOhm betragen. Bei 10A verringert sich dann Vgs um 1V pro 100 mOhm, weil das Sourcepotential entsprechend ansteigt. Schaltverluste durch die endliche Anstiegs- und Abfallzeit am Gate kommen dazu. Ein kleinerer Widerstand kann, wie schon vorgeschlagen, helfen.

Mein Vorschlag: Versorgungsspannung auf mindestens 15V erhöhen und Sourceanschlüsse der Transistoren mit dicken Drähten niederohmig an Ground anschließen. Wenn Dein Netzteil bei 10A abregelt, kannst Du ja versuchen, mit einem zweiten Netzteil die Versorgungsspannung der Ansteuerung zu erhöhen. Falls Du kein zweites Netzteil hast, dann nimm einfach zwei 9V Blockbatterien = 18V als Versorgung für die Ansteuerung. Zumindest mal zum Testen.

Außerdem sollte die Primärspule mit dicken Drähten gewickelt sein und die Anschlüsse sollten nicht länger als nötig sein. Im Foto sieht es nicht nach den genannten 1,3 mm² Draht aus, aber das kann täuschen. Auf jeden Fall würde ich die Anschlüsse kürzen. Wahrscheinlich wird aber der Ferritkern die übertragbare Leistung begrenzen.

» » Hallo!
» » ich würde R3 und R4 auf 27R reduzieren;
» » dann ist die Strombegrenzungsspule L1 mit 10µH viel zu groß,
» » L1 sollte ca. 1/100 von der Primärspuleninduktivität haben, also so ca.
» » 0,0008mH ( 0,8µH)
» » in diesem Fall würde ich L1 entfernen, oder brücken;
» » Ein Luftspalt reduziert die Trafoinduktivität, daher wird die Sättigung
» zu
» » schnell erreicht
» » und der Strom steigt schnell an;
» » zwischen Drain und Masse würde ich je Mosfet noch eine
» RC-Reihenschaltung
» » von 4,7nF (ker. mind. 200V) und
» » ein 5W Widerstand 180R einlöten, das reduziert die Oberschwingungen
» » erheblich
»
» Ok, danke, dann werde ich folgende Schaltung mal ausprobieren, stimmt das
» so?:
»
»
»
» Und den Luftspalt bekomme ich auch noch weg...
jo stimmt so

» Hallo!
» ich würde R3 und R4 auf 27R reduzieren;
» dann ist die Strombegrenzungsspule L1 mit 10µH viel zu groß,
» L1 sollte ca. 1/100 von der Primärspuleninduktivität haben, also so ca.
» 0,0008mH ( 0,8µH)
» in diesem Fall würde ich L1 entfernen, oder brücken;
» Ein Luftspalt reduziert die Trafoinduktivität, daher wird die Sättigung zu
» schnell erreicht
» und der Strom steigt schnell an;
» zwischen Drain und Masse würde ich je Mosfet noch eine RC-Reihenschaltung
» von 4,7nF (ker. mind. 200V) und
» ein 5W Widerstand 180R einlöten, das reduziert die Oberschwingungen
» erheblich

Ok, danke, dann werde ich folgende Schaltung mal ausprobieren, stimmt das so?:



Und den Luftspalt bekomme ich auch noch weg...

Hallo!
ich würde R3 und R4 auf 27R reduzieren;
dann ist die Strombegrenzungsspule L1 mit 10µH viel zu groß,
L1 sollte ca. 1/100 von der Primärspuleninduktivität haben, also so ca. 0,0008mH ( 0,8µH)
in diesem Fall würde ich L1 entfernen, oder brücken;
Ein Luftspalt reduziert die Trafoinduktivität, daher wird die Sättigung zu schnell erreicht
und der Strom steigt schnell an;
zwischen Drain und Masse würde ich je Mosfet noch eine RC-Reihenschaltung von 4,7nF (ker. mind. 200V) und
ein 5W Widerstand 180R einlöten, das reduziert die Oberschwingungen erheblich

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» » » » Es wurde ja schon bereits gesagt, Kernsättigung, ich würde eher
» sagen
» » » Die
» » » » Transistoren werden nicht genug getrieben, Gateumladeströme können
» » sehr
» » » » groß sein.
» » »
» » » Hm.. ok, ich dachte nur, dass die Kernsättigung von der Frequenz
» » abhängig
» » » ist, jedoch fließt bei so gut wie allen Frequenzen die ich einstelle
» » » (15kHz-100kHz) der gleiche Strom und somit ändert sich die
» » Eingangsspannung
» » » auch nicht.
» » »
» » » » Gatespannung muss auch hoch genug sein. Wie schon geschrieben, würde
» » ich
» » » » mir mal die Rechteckimpulse am Gate anschauen, die sind bestimmt
» nicht
» » » » Steilflankig genug, schuld können schon deine 100 Ohm Gate
» Widerstände
» » » » sein. da sollten um den Faktor 10 oder mehr kleinere Widerstände
» rein.
» »
» » »
» » » Ok, werde ich mal testen, nur Oszi habe ich keines, deswegen wirds
» » » schwierig mit dem ansehen der Impulse. Aber wenn du ein qualitativ
» » » hochweritges Oszi empfehlen kannst, bitte ich darum, ich werde mir
» » » demnächst sowieso eines zulegen.
» » »
» » » » Für hohe Drainströme sollte man Treiber hinzu fügen die in der Lage
» » sind
» » » auch
» » » » mal 1 - 2 A zu treiben. Deine Transistoren werden vermutlich nicht
» » » schnell
» » » » genug Umgeladen.
» » » »
» » » » Hartes Schalten der Transistoren ist und bleibt nicht einfach.
» » »
» » » Nagut, was kann ich tun, damit die Transistoren schneller umgeladen
» » werden?
» »
» » Ohne Oszi geht da fast garnichts, nun erst muss mal festgestellt werden
» wie
» » die Rechtecksignale aussehen unter verschiedenen Last- Bedingungen.
» »
» » Erhöhe mal die Windungszahl, vielleicht auf 2 x 20.
» »
» » Es ist und bleibt ein Ratespiel.
» »
» » Zum Thema Oszi , kauf dir ein gebrauchtes aus der Bucht, für den Anfang
» » reicht da ein 2 Kanal 20 MHz Teil, und auch Tastköpfe.
»
» Ok, werde ich mal ausprobieren - noch was: der Kern hat einen Luftspalt ist
» mir eingefallen, auf einer Seite ca 1mm, soll der weg?

Für Gegentakt ist kein Luftspalt normalerweise erforderlich, Kern ohne Luftspalt hat einen größeren AL-Wert.

Da es ein Zeilentrafo ist, und dieser Üblicherweise als Eintakter betrieben wird, ist der Luftspalt wichtig, denn nur da wird Energie gespeichert.

https://public.ostfalia.de/~harrieha/lifter/ansteuerschaltung.html

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» » hochweritges Oszi empfehlen kannst, bitte ich darum, ich werde mir
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» » Ok, werde ich mal testen, nur Oszi habe ich keines, deswegen wirds
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» Hallo,
» ohne Oszilloskop ist die Fehlersuche schwierig. Du wirst raten und
» probieren müssen.
» Ich schlage vor, die Spannungsversorgung für die Ansteuerung
» und die MOSFETs testweise zu trennen.
» Den Längsregler würde ich mit konstant 24V betreiben, so
» dass er ca. 15V für die Ansteuerschaltung liefert.
» Mit einem zweiten Labornetzteil würde ich die Spannung für
» die MOSFETS ab ca. 2V dann vorsichtig erhöhen und die
» Ausgangsspannung des Trafos messen.
» Ach ja... welche Messgeräte stehen zur Vergügung?

Ich hab ein Multimeter mit Frequenzmessung, eine Stromzange und ein Induktivitätsmessgerät, das wars leider

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» Hm.. ok, ich dachte nur, dass die Kernsättigung von der Frequenz abhängig
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Ohne Oszi geht da fast garnichts, nun erst muss mal festgestellt werden wie die Rechtecksignale aussehen unter verschiedenen Last- Bedingungen.

Erhöhe mal die Windungszahl, vielleicht auf 2 x 20.

Es ist und bleibt ein Ratespiel.

Zum Thema Oszi , kauf dir ein gebrauchtes aus der Bucht, für den Anfang reicht da ein 2 Kanal 20 MHz Teil, und auch Tastköpfe.

» Ok, werde ich mal testen, nur Oszi habe ich keines, deswegen wirds
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Hallo,
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Ich schlage vor, die Spannungsversorgung für die Ansteuerung
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die MOSFETS ab ca. 2V dann vorsichtig erhöhen und die
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Ach ja... welche Messgeräte stehen zur Vergügung?

Grüße
Altgeselle

» Die "ganze Wicklung" hat 0,08mH, die 1/2 - also der Mittelabgriff hat
» 0,02mH.

Das ist viel zu wenig.


» Aber warum Sättigung bei praktisch jeder Frequenz, das ist komisch? Wie
» gesagt kann ich 20, 40 oder 100kHz einstellen, es ändert sich nichts am
» Stromfluss?

Rechne dir den Magnetisierungsstrom nach 1/2 Periode aus, das ist viel zu viel.