Erhöhen Sie die Funkenstrecke des Lichtbogenfeuerzeugs

Dies ist eine Fortsetzung meiner vorherigen Frage . Ich versuche, den Funkenstreckenabstand eines Lichtbogenfeuerzeugs zu erhöhen, ohne die Versorgungsspannung zu erhöhen - ich verwende eine 3,7-V-Li-Ionen-Batterie, um es mit Strom zu versorgen. Momentan habe ich einen Abstand von 3,5 mm.

Schema

Ich verwende zwei MOSFETs parallel, um Rds (on) zu verringern. Der Kollektorstrom beträgt etwa 1 A, wenn die Sekundärseite des Transformators funkt. Ich habe versucht, R1 zu verringern, um den Kollektorstrom zu erhöhen. Dies funktionierte, machte aber keinen signifikanten Unterschied im Funkenstreckenabstand.

Mir ist aufgefallen, dass es auf beiden Seiten der Primärseite viel Rauschen gibt. Ich habe das Rauschen an der Versorgung mit einem 47uF-Entkopplungskondensator herausgefiltert. Das Signal am Kollektor scheint keine Rechteckwelle zu sein - es ist sehr abgehackt und enthält 125-V-Spitzen. Ich habe versucht, dies mit einer in Sperrrichtung vorgespannten 3,6-V-Zenerdiode mit einem Strombegrenzungswiderstand (der den Strom auf etwa 20 mA begrenzt) herauszufiltern. Dies hat die Spannungsspitzen und die Abgehacktheit des Primäreingangs nicht behoben. Das folgende Bild zeigt die Kollektorspannung vor und nach Funkenbildung/Leitung.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe auch verschiedene Frequenzen und Arbeitszyklen ausprobiert, und diese schien die beste zu sein. Ich habe einen DC-DC-Wandler in Betracht gezogen, um die Spannung in die Primärwicklung zu erhöhen, aber das wäre zu sperrig, basierend auf den Strömen, mit denen ich es zu tun habe.

Irgendwelche Vorschläge? Ich bin offen für eine Neugestaltung der Schaltung.

Hast du zusätzliche I/O-Leitungen? Wenn ja, vielleicht einen Spannungsverdoppler implementieren.
Könnte ein an die Batterie angeschlossener Gleichspannungsverdoppler bei 18 kHz funktionieren? Ich kann nicht sehen, wie ein Wechselspannungsverdoppler in die Primärseite der Schaltung passen würde. Ein Wechselspannungsverdoppler auf der Sekundärseite würde nicht funktionieren, da er im kV-Bereich liegt.
Fügen Sie einfach einen Spannungsverdreifacher hinzu ... Dies erzeugt 4-5-Zoll-Funken ... hackaday.com/2018/06/05/…

Antworten (2)

Die maximale Länge eines Funkens wird durch die Durchschlagsspannung von Luft begrenzt – etwa 3 kV/mm. Wenn Sie einen längeren Funken wünschen, müssen Sie die Spannung erhöhen.

Die Größe des Funkens ist eine Funktion des Windungsverhältnisses des Transformators und der Änderungsrate des Stroms in der Primärwicklung.

Auf welchen Wert ist Ihr Kollektorstrom gestiegen, als Sie den Basiswiderstand reduziert haben?

Während Sie also möglicherweise den maximalen Strom erhöht haben, schalten Sie ihn möglicherweise nicht so schnell aus, wie Sie denken. BJTs schalten sich langsam aus, wenn der Basisstrom entfernt wird, obwohl ich bei den MOSFETs am Emitter vermute, dass der Strom mit der Rate abgeschaltet wird, mit der der MOSFET abschaltet.

Womit treibst du die PWM an?

Ich schlage vor, Sie treiben das PWM-Signal mit etwas an, das das MOSFET-Gate besser ausschalten (herunterziehen) kann als Ihre aktuelle Lösung. Eine einfache Lösung ist ein Puffer wie ein UND-Gatter [einer mit einem stärkeren Ausgang als Ihre aktuelle Lösung] oder einige kleinere MOSFETs, um diese größeren zu treiben. Die kleineren MOSFETs bieten Ihrem Treiber weniger Eingangskapazität und schalten schneller ein. Die beste Lösung wird ein dediziertes Treiberdesign sein.

Eine weitere einfache Prüfung besteht darin, einen der MOSFETs zu entfernen. Dies halbiert die Eingangskapazität und sollte zu einem schnelleren Schalten führen. Stellen Sie sicher, dass die Verringerung der Leitfähigkeit und die erhöhte Verlustleistung im verbleibenden MOSFET keine Probleme verursachen.

Viel Glück!

Als ich den Basiswiderstand auf 5 Ohm reduzierte, stieg der Kollektorstrom auf 1,3 A. Ich treibe die PWM mit einem normalen Signalgenerator + einem Pulldown-Widerstand an. Das Entfernen eines der MOSFETs führt zu weniger Strom und einer kürzeren Funkenstrecke. Wenn ich den Transformator aus dem Stromkreis entferne, kann ich eine perfekte 18-kHz-Rechteckwelle am Emitter/Drain-Anschluss sehen. Dies lässt mich glauben, dass die Schaltgeschwindigkeit des MOSFET in Ordnung ist. Wenn Sie den Transformator wieder einschalten, wird das Rauschen wieder eingeführt. Führst du das Geräusch auf eine langsamere Schaltgeschwindigkeit zurück?
Was treibt die PWM an? Wenn Sie den Transformator entfernen, was setzen Sie an seinen Platz? Wenn es sich um einen offenen Stromkreis handelt, ist es sinnvoll, dass er schnell schaltet. Dies wird als "geklemmtes induktives Schalten" bezeichnet. Das Einschalten einer Induktivität ist für den Schalter viel schwieriger als das Einschalten von nichts (schwebend) oder einem Widerstand. Wie groß ist die Induktivität und das Windungsverhältnis des Transformators? Vielleicht sind 18kHz einfach zu schnell (zu viel Induktivität). Eine Teilenummer oder ein Datenblatt würde helfen.
Das "Rauschen" ist der Transformator, der sich genau so verhält, wie er sollte. Diese riesige Spitze wird auf die Sekundärseite transformiert und wird zu Ihrem Funken.
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