Eigenbau eines Hochspannungsnetzteils
Wie fange ich hier am besten an? Mit ::schon immer wollte ich...:: Naja, heute mal nicht. Klar, es war generell mal ein Wunsch vorhanden, das ich in meinem Gerätepark eine Spannungsquelle besitze, die mehere tausend Volt bereitstellen kann, aber bisher blieb es bei den Versuchsaufbauten. Ein Gehäuse fand sich nie. Das ich das nie richtig zuende gebaut habe, lag auch daran, das mir die Treiber ICs ständig hochgegangen sind. Aber dann...
...probierte ich im Mai 2013 eine kleine Schaltung aus. Sie ist ganz schlicht gehalten und wird von einem Zeitglied, dem NE555 und einem entsprechenden Treiberbaustein gebildet.
Man kann die Frequenz und das Tastverhältnis einstellen um ein maximum aus der Zündspule holen zu können, bei vergleichbar geringer Stromaufnahme der gesammten Schaltung.
Diese Schaltung stammt aus dem Hirn von Peter Schnetzer. Er hat diese Schaltung erfolgreich aufgebaut.
Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, das man die Frequenz niedrig halten kann, was schöne blaue Überschläge ergibt. Schaut euch die Seite mal an, sie ist sehr
interessant!
Mit ein paar Teilen aus der Grabbelkiste, habe ich diese Schaltung mal aufgebaut. Sie arbeitet recht zuverlässig. Mit der blauen LED noch besser.
Auf dem Voltcraft Oszilloskop kann man sehr gut die Art der Spannung sehen. Es handelt sich um eine
Rechteckspannung. Diese wird benutzt um den Mosfet anzusteuern.
Das Versuchsboard sah schon wüst aus. Als Treiber habe ich mich dann doch für einen 2N3055 entschieden. Mit einem entsprechendem Kühlkörper ging das auch eine weile gut.
Naja, ... is halt ein Versuch gewesen.
Der Lichtbogen war schon recht beeindruckend, wie ich fand. Und vor allem eines war er.... LAUT !! Die Schaltung samt Brett landete erstmal einige Zeit in
meinem Unterschrank, gaaaaaanz hinten.
Jetzt, im Mai 2017, habe ich das ganze Projekt nochmal neu durchgrübelt. Mir ist immer wieder eine Schaltung aufgefallen, die an einfachheit kaum
zu übertreffen war. Ein paar Spulen, Widerstände, Mosfets und ein starkes Netzteil. Das ganze nennt sich dann -ZVS- Zero Voltage Switch. Quasi eine Polumschaltung
im Nulldurchgang. Das ganze mit Mosfets und dann noch selbst einstellend...abhängig von den Bauteilen. Wenn die Bauteil-Werte so einigermaßen eingehalten werden, ist
die Schaltung unkaputtbar. Ob da nun eine Primärwicklung einer Zündspule, oder eine Spule aus 6mm² Draht drannen hängt, ist egal. Mit genug Kapazität an der Spule
kann man damit einen kleinen Induktionsofen bauen. Schaut mal bei Google nach ZVS und ihr werded fündig. Als Kondensatoren für den Schwingkreis am besten große MKP
Kondensatoren nehmen mit einer hohen Spannungsfestigkeit so ab 600V. Ob die auch nötig sind, weis ich nicht...ist auch egal.
Erstmal alle Bauteile zusammensuchen. Ein Ringkerntrafo dient mir als belastbare Quelle für die Spannungsversorgung. Wenn mir diese 27V zu viel sind...dann wird halt abgewickelt.
Bei einem Ringkerntrafo alles kein Problem. Mit seinen 200Watt sollte das schon hinkommen. Das sind so über den Daumen gepeilt gute 7 Ampere. Reicht dicke.
Als Zündspule nahm ich eine von Bosch. Diese wurde mit 12V betrieben und hat sich schon bei der oben beschriebenen Schaltung als recht leistungsstark herausgestellt. Mein
Fundus beherbergte noch welche aus dem Traband und 6V und eine aus dem alten Renault Twingo mit 12V. Die letztere wäre mir wegen der kleinen Bauform lieber gewesen,
sprühte aber mit dem offen liegenden Blechkern nur so vor Koronalentladungen. Alles Käse also. Die Bosch wird dann werden.
Die eigentliche Schaltung baute ich modular auf einem Stück Alublech und Resten aus der Grabbelkiste auf. Sie lief auf anhieb ! Nicht zu vernachlässigen
ist die Wärmeabgabe durch die Mosfets und die Speicherdrosseln. Viele Schaltungen im Netz benutzen eine Speicherdrossel und haben dann auf der Schwingkreisspule
einen Mittelabgriff. Das war mir alles am ende zu fummelig, da man bei den Zündspulen eh keinen Mittelabgriff hat. Also diese Variante. Die Drosseln erhitzen sich
bei mir bist auf locker 100 Grad Celsius. Hier ist also viel Luft angesagt, die um die Bauteile geweht werden möchte. Man kann die Speicherdrosseln nartürlich auch entsprechend
größer dimensionieren, solange die Induktivität hinhaut. Frequenzweichen oder Leistungsstarke Schaltnetzteile haben manchmal schöne Drosseln verbaut. Ansonsten heist es
halt selbst wickeln und probieren, wenn man kein LCR Messgerät hat.
Nach einigem herumprobieren, hat sich nun eine entgültige Schaltungsvariante herauskristalisiert. Der Ringkern wurde auf 20V AC Leerlauf heruntergewickelt. Das
ganze gönnt sich dann hinter dem Gleichrichter seine 5-6Ampere bei 22V Gleichspannung. Der Brückengleichrichter möchte im übrigen trotz seiner angegebenen 15A Belastbarkeit
gekühlt werden!! Ein Kühlblech im Luftstrom genügt hier locker. Wichtiger sind immer noch die Mosfets!
An einer handelsüblichen Glühbirne sieht man wunderschön die Gasentladungen. Herrlich anzusehen. Mit dem Finger an dem Glas wollte noch nicht gehen, das zwickt sicher ganz
gut. Aus dem Bauch heraus würde ich schon einiges an Strom schätzen. Mit wenigen Milliampere wird es hier schwierig. Mein Tipp geht eher in den 10mA Bereich, wenn nicht
sogar höher. Spätere Messungen werden folgen.
Vor einige Zeit baute ich mal ein Netzteil mit vielen Festspannungen. Alles basierend auf 78xx. Naja, einer meiner vielen Hirnfurze und totaler Quatsch gewesen. Das
in der damaligen Eile und Ungeduld zusammen gefriemelte Gehäuse eignete sicher allerdings hervorragend. Ausschnitte für entsprechende Anzeigen, Schalter und Buchsen
mussten hingegen noch eingefügt werden.
Zwei Drehspulinstrumente für die Strom und Spannungsmessung der Schaltung. Gemessen wird zwischen dem Netzteil und der Schaltung selbst.
Das erste positionieren der Bauteile und die Überlegung der späteren Luftführung war garnicht einfach. Wie man auch erkennen kann,
habe ich im Netzteil zwei 10000µF Elkos mit einer Spannungsfestigkeit von 25 Volt. Das ist zwar hart an der Grenze, aber da die Dinger Neu sind,
mach ich mir mal keine Sorgen. Tja...und wenns dann doch nicht klappt und denen die 22 Volt zu viel sind, dann sollte es so sein. Da die gesammte Schaltung
recht schnell nachregelt und versucht die mit der Mosfet Erwärmung einhergehenden Innenwiderstandssteigerung der gleichen seine Leistung zu halten, gibt es
nach 10 Minuten Betrieb einige normale Schwankungen und Belasungsspitzen auf das Netzteil. Dies können die Elkos gut stützen. Viel hilft hier wirklich viel.
Die Zündspule habe ich noch blau lackiert, weils einfach schöner aussah. Sie liegt direkt zwischen zwei Plexiglasscheiben und wird im Betrieb sichtbar bleiben.
Die Verdrahtung wurde jetzt nicht mit dem Augenmerk auf Sauberkeit gemacht. Die Adernquerschnitte mussten einfach passen und fertig. Der Übergang von der
Zündspule zu der 4mm Laborbuchse wurde mit einem normalen Draht bewerkställigt, welcher in einem Schlauch liegt. Abschließend wurde alles mit viiiiiiel
Heißkleber umhüllt und wegen dem guggen mit roter Farbe beschmaddert. Auf jedenfall habe ich keine bemerkten Koronalentladungen im innern des Gehäuses.
Hier ist nun alles fertig und bereit für die ersten Probeläufe. Die Schaltung wird schon seinen Dienst vollrichten, aber ob die Lüftung ausreicht? Naja, wir werden sehen.
Da ich an der Front einen handelsüblichen Dimmer angebaut habe, der die primäre Netzspannungs etwas zerhacken kann bin ich in der Lage die Ausgangsspannung von fast 0 Volt an
regeln zu können. Eine ganz einfache Lösung für ein schwieriges Problem. Da ich mir damit allerdings aus die Lüfterspannung von 12 Volt auch kleinregeln würde und die
Schaltung bei 50 Prozent ihrer Ausgangsspannung trotzdem noch ihre 3 Ampere verballert gibt es noch eine menge Wärmeenergie die aus dem Gehäuse raus möchte. Also kommt ein
Trafo für die Lüfter rein, der zwar immer noch hinter dem Dimmer liegt, wohl aber beim abschalten der 22 Volt für den ZVS immer noch laufen kann. Denn man kann
diese Schaltung zwar einschalten mit dem Dimmer aber erst das bewusste zuschalten der 22 Volt Betriebsspannung schaltet auch den ZVS zu und damit die Hochspannung. Das
wäre mir sonst zu gefährlich gewesen.
Das rote Feld, links von den Anzeigen ist nur eine optische Anzeige, die beim zuschalten der Netzspannungs im 1Hz Takt rot blinkt.
Alles zugeschraubt und dann gehts ans bemalen. Heute mal ohne Dymo Beschriftungen, dafür alles von Hand. Das erste Objekt der Zerstörung liegt auch Bereit. Eine
durchgebrannte Soffite.
Ein kleiner Test mit einem Schraubendreher lässt böses hoffen. Muhahahaha
Der vermeindliche Erdanschluss ist nur die mit der negativen Seite der Betriebsspannung des ZVS verbundene Seite der sekundären Spule in der Zündspule. Als
getrennte Erde also ok. Da mein gesammter Minus im Gehäuse eh auf Erde läuft reicht das aus. Ein dämlich formulierter Satz!
Nunja,...man sieht auf jedenfall das da einiges an Power hintersteht. Die Schaltung ist im übrigen Kurzschlussfest !!!
Erste Versuche zeigen schön die Entaldungen, die über das Glas hinweg laufen. Die hier 2cm sind wohl zu wenig als Abstand.
Eine Seite der Soffitte an die HV Seite und mit dem Schraubendreher, welcher auf GND liegt das Glas angetibbt. Und zack...ein Loch reingebrannt, welches aber
scheinbar nicht groß genug oder eher noch flüssig ist, so das dass intere Gas weiterhin ionisiert werden kann. Sehr interesant !
Naja, aber nach 15min herumbrökeln, war auch dises Forschungsobjekt im A. Tja,...so schnell kanns gehen.
Wie immer... Nachmachen auf eure Kosten und Gefahren. Hier spielen wir mit locker 25-30 Kilovolt. Das kann nicht nur gemein zecken, sondern einem auch den ganzen Tag und die kommende Woche versauen. Also macht was ihr wollt, aber auf eure eigene Gefahr hin !!!!! Alle gefunden Rechtschreibfehler bitte sammeln, und wenn das Kilo voll ist zu mir senden ! Dann kann ich alle Fehler in einem Lichtbogen verbrennen.
Di / 17.04.2024
