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Mein HV-Projekt (Elektronik)

verfasst von PhilippNrX, 04.04.2008, 16:36 Uhr

Hallo,
Ich habe hier ein kleines Projekt. Allerdings gibt es hier und da noch einige Probleme..
Es geht um die Erzeugung von !HOCHSPANNUNG! zu Versuchszwecken! Ich habe mir bereits einige Schaltungen zusammen gesteckt, die ein DST ansteuern sollen. Geht auch ganz gut, aber ich glaube es könnte besser sein.

Hier erstmal eine Vergleichsschaltung im Netz:
http://www.trifolium.de/netzteil/kap13.html

Bild 13.3.2 B zeigt in etwa den Aufbau der Schaltung.
Ich benutze auch einen NE555 und nen Mosfet, allerdings kann ich Out und Gate nicht so einfach verbinden.

Das Problem:
Der Mosfet beginnt bei 2V durchzusteuern (und ist bei grob 4.5V "satt"). Der Ne555 erzeugt mir meine Rechtecksimpulse. Aber diese gehen leider nicht von 0V bis 10V, sondern fangen erst oberhalb von 2V an. Das hat zur Folge, dass der Mosfet nie ganz sperrt.

Ein ähnliches Problem tritt auf bei niedirgeren Betriebsspannungen, z.B. 6V. Dann erreicht der Ne555 am Ausgang nicht die 4.5V, was bedeutet, dass der Mosfet nicht ganz durchsteuert.

Aber das war ja noch nicht alles...
Das Signal am Ausganz des Ne555 bekommt je nach Pulsbreite ein Offset. Es ist aber im Vergleich zur Amplitude des Signals eher gering.
Also muss ich die Spannung zur Steuerung des Fets irgendwie auf den ganzen Bereich von 0V bis zur Versorgungsspannung ausweiten.
Im Bild unten ist ein erster Gedanke dazu abgebildet.
Die Spannungsquelle V2 ersetzt dabei den Ne555, da das Bauteil in SwCad zu optimal funktioniert (Ausgang steuert immer von 0V - U_max durch). Ich hoffe für die Dioden finde ich noch irgendwo eine passende Zener...
Der Transistor T1 sollte ein schneller sein. Und die Transistoren T2 und T3 der "Endstufe" sollten möglichst viel Strom liefern um die Gate-Kapazität schnell umladen zu können. Sind die Überlegungen erstmal richtig so?
Dann habe ich noch eine Frage zur Endstufe aus T2 und T3, wie kommt eigentlich genau der Verstärkungsfaktor von 1 dabei raus (mal von den +-0,7V abgesehen) und kann man den nicht irgendwie erhöhen?

Und damit wären wir auch schon am Ende der Schaltung angelangt: Dem Mosfet und der Primärwicklung..

Zur Resonanzfrequenz der Spule hab ich noch ne Frage.
Wenn der Mosfet durchsteuert, fließt ein Strom durch die Spule und ein Magnetfeld baut sich auf. Der Strom steigt einige Zeit (linear) an, bis die Spule in Sättigung geht, und bleibt dann konstant. Und das ist dann der Zeitpunkt an dem der Mosfet sperren sollte (Passt das so?). Ergibt sich daraus dann die Periodendauer bzw die Resonanzfrequenz?

Diese Flyback-Schaltungen, die ihre Frequenz selbstständig regeln sind nich besonders effektiv, oder?
Die erinnern mich sehr an diese "Joul-Thief"-Schaltungen, und ich glaube die haben viel unnötigen Strom gezogen.

Ach ja, fast hätte ichs vergessen:
Wenn man sagen kann, dass der Ne555 seine Schwingung immer um die Mitte der Versorgungsspannung macht, also mal oberhalb, mal unterhalb von U_max/2 schwingt, kann ich mir das vielleicht alles vereinfachen, indem ich mir nen Komperator oder OpAmp nehme, den Eingang auf U_max/2 lege und einen idealerweise unendlichen Verstärkungsfaktor einstelle?! Das würde wenn überhaupt, aber nur was bringen, wenn der OpAmp von 0V bis U_max schalten kann, oder?! Kann man generell sowas sagen, wie dass Opamps, langsamer oder schneller schalten als der Ne555?

Und eine letzte Sache noch. Wie kann ich den Wirkungsgrad der Schaltung bestimmen?
Ich hatte mir dazu überlegt, dass ich erstmal ganz normal am Netzteilausgang die mittlere Leistung messe. Am HV-Ausgang würde ich dann einen Komdensator laden, der bei einer bestimmten spannung eine Funkenstrecke durchschlägt. Entweder gemessen, oder an Hand des Luftspaltes der Funkenstrecke (wegen ca. 1kV /mm) kenne ich dann die Spannung am Kondensator. Aus der Frequenz f der Überschläge und der Energie des Kondensators E = 1/2 C*U^2 kann ich dann die Leistung P = E*f berechnen. Vorausgesetzt der Kondensator entläd sich komplett. Ginge das so?

Bitte schreibt mir und schreibt viel. Ich bin für alles dankbar.

MfG Philipp