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Wechselspannung schalten (Elektronik)

verfasst von schaerer  , Kanton Zürich (Schweiz), 13.12.2011, 10:05 Uhr
(editiert von schaerer am 13.12.2011 um 10:10)

Hallo Triceratops,

» Seit geraumer Zeit experimentiere ich dahingehend, über eine beliebige
» Steuerung für eine Eisenbahn einen mit Wechselspannung betriebenen
» Weichenantrieb zu schalten. Das Prinzip der Ansteuerung habe ich aus
» einer alten Deko für eine Schaufensterbeleuchtung. Die Grafik zeigt die
» Ausgangsposition hier in einer Version sogar mit Optokoppler.

Das heisst also, das Kästchen mit dem Übertragersymbol ist ein Optokoppler.

» Nun meine Beobachtung:
» 1. Wenn ich zum Schalten einen MOSFET (BUZ10) nehme, so schaltet
» dieser bereits ohne jede Ansteuerung geringfügig durch und erwärmt sich
» dabei übermäßig.

Wenn der Optokoppler-Ausgangstransistor in der stromlosen Phase ist, hängt das Gate des MOSFET in der "Luft" und nimmt dann grad, je nach Situation des momentan wirkenden E-Feldes, zufällig eine Spannung an, welche den MOSFET bis zur nächsten Aktivierung des Optokopplers im linearen Bereich betreibt und in diesem Zustand wirkt als Miniheizung, weil die Drain-Source-Spannung zu hoch ist.

Abhilfe: Ein Widerstand zwischen Gate und Source. Er darf bei der vorliegnd niedrigen Frequenz relativ hochohmig, also im 10k-Bereich liegen. Besser jedoch, ausprobieren.

» 2. Ein Thyristor schaltet verzögert erst nach etwa 1/2 Sekunde ab.

Das ist schon etwas viel und unerklärlich. Aber auch hier, das Gate des Thyristors sollte nicht "offen" sein, wenn er gerade vom Optokoppler-Ausgangstransistor nicht angesteuert wird. Auch hier, ein Widerstand lässt grüssen...

» 3. Normale Transistoren reagieren gut und schnell, erwärmen sich aber
» mehr als deutlich, trotz dessen als Testlast nur eine einfache Lampe ge-
» schaltet wird.

Die Sache mit dem Ausräumen der Elektronen aus dem Basisbereich mittels ableitendem Widerstand, zwischen Basis und Emitter, sollte bei nur 50 Hz eigentlich noch kein Problem sein. Trotzdem, ein Widerstand gehört hin.

Andere Sache: Hast Du mit einem Oszi die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors im Zustand des Kollektorstromes gemessen? Wie hoch ist diese Spannung?

Ich habe den Verdacht, dass Du die Stromverstärkung des Transistors überforderst. Unabhaengig davon was die hfe-Kurve im Datenblatt zeigt, im geschalteten (gesättigten) Zustand beträgt die Stromverstärkung eines solchen Transistors fuer einen Kollektorstrom im unteren 100mA-Bereich allerhöchstens einen Faktor 30. Also eher etwas weniger. Und so hast Du dann eine entsprechend niederige Kollektor-Emitter-Spannung und der Transi bleibt (fast) kühl.

Zum Schalten mit Transistoren, folgende Empfehlung:
"Schalten und Steuern mit Transistoren I"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/powsw1.htm
(siehe auch ganz unten die Links)

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

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