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Willy

03.06.2018,
15:19
 

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?! (Schaltungstechnik)

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:






Sel(R)

E-Mail

Radebeul,
03.06.2018,
16:11

@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

»

»

Erst mal denke ich, das deine Kühlkörper viel zu klein sind. Da solltest du massiv nachbessern. Was die Elektronik betrifft, da wissen hier andere mehr.

LG Sel

xy(R)

E-Mail

03.06.2018,
18:03

@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» Das eigentliche Problem besteht darin, dass
» diese Schaltung (natürlich mit angeschlossenem HV-Trafo) schon bei ca.
» 10VDC als Eingangsspannung ca. 10A saugt.

Weil der Kern in Sättigung geht.

Wie groß ist denn die Primärinduktivität?

simi7(R)

D Südbrandenburg,
03.06.2018,
18:04
(editiert von simi7
am 04.06.2018 um 08:41)


@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» 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:
»

Ersetze mal deinen HV Trafo durch 2 Lastwiderstände. Die dürfen auch ruhig etwas größer sein so dass ca. 1A fließen kann.
Dann guck mal mit nem Oszi was aus dem Rechteck vom IC geworden ist.

Falls du dich wunderst: berechne mal das RC Glied am Eingang der Mosfets.

edit: Oder auch nicht, hab mich um eine Größenordnung verrechnet :-( :angry:

JBE

04.06.2018,
05:43
(editiert von JBE
am 04.06.2018 um 05:48)


@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» 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:
»
»
»
»
»
»
»

Es wurde ja schon bereits gesagt, Kernsättigung, ich würde eher sagen Die Transistoren werden nicht genug getrieben, Gateumladeströme können sehr groß sein.
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. 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.

Willy

04.06.2018,
10:22

@ JBE

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

Danke für die schellen Antworten !1
»
» 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?

Willy

04.06.2018,
10:27

@ xy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» » Das eigentliche Problem besteht darin, dass
» » diese Schaltung (natürlich mit angeschlossenem HV-Trafo) schon bei ca.
» » 10VDC als Eingangsspannung ca. 10A saugt.
»
» Weil der Kern in Sättigung geht.
»
» Wie groß ist denn die Primärinduktivität?

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

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?

Willy

04.06.2018,
10:28

@ Sel

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» »
»
» »
»
» Erst mal denke ich, das deine Kühlkörper viel zu klein sind. Da solltest du
» massiv nachbessern. Was die Elektronik betrifft, da wissen hier andere
» mehr.
»
» LG Sel

Ja, danke die müssen grundsätzlich getauscht werden. :)

xy(R)

E-Mail

04.06.2018,
12:10

@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» 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.

Altgeselle(R)

E-Mail

04.06.2018,
13:47

@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» Ok, werde ich mal testen, nur Oszi habe ich keines, deswegen wirds
» schwierig mit dem ansehen der Impulse.

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?

Grüße
Altgeselle

JBE

04.06.2018,
14:26
(editiert von JBE
am 04.06.2018 um 14:34)


@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» Danke für die schellen Antworten !1
» »
» » 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.

Willy

04.06.2018,
20:01

@ Altgeselle

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» » Ok, werde ich mal testen, nur Oszi habe ich keines, deswegen wirds
» » schwierig mit dem ansehen der Impulse.
»
» 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 :(

Willy

04.06.2018,
20:02

@ JBE

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» » Danke für die schellen Antworten !1
» » »
» » » 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?

JBE

04.06.2018,
20:20
(editiert von JBE
am 04.06.2018 um 20:29)


@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» » » Danke für die schellen Antworten !1
» » » »
» » » » 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

vielleicht interessant

Stone(R)

E-Mail

Leipzig,
04.06.2018,
22:30

@ Willy

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

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

Willy

05.06.2018,
10:44

@ Stone

"Frequenzgenerator" für HF/HV-Trafo wird viel zu heiß?!

» 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...