Transistortreiber-Flyback fällt unter die Nennwerte

Ich bin ziemlich neu in der Welt der Elektronik, und Transistoren sind immer noch ein bisschen verwirrend für mich. Ich versuche, einen Flyback-Transformator-Treiber basierend auf den Schaltplänen unter http://www.powerlabs.org/images/schematic1.gif und https://youtube.com/watch?v=0jWpQ8HEYgk zu bauen . Ich verwende einen 2N3055-Transistor mit einer Nennleistung von bis zu 15 A am Kollektor und einer Verlustleistung von bis zu 115 W.

Bei 4 V zieht das System etwa 2 A und ich bekomme wie erwartet mehrere tausend Volt aus dem Flyback. Der Transistor wird ein wenig warm, aber nicht zu heiß zum Anfassen. Wenn ich die Versorgung langsam auf 6 V erhöhe, steigt die Stromaufnahme auf 3 A und dann hört der Flyback plötzlich auf, irgendeine Spannung auszugeben. Wenn ich den Transistor untersuche, zeigt er nur wenige Ohm Widerstand zwischen jedem Paar von Pins, was bedeutet, dass ich ihn vermutlich getötet habe. Das Ersetzen des Transistors behebt die Schaltung. Das Anschließen der Schaltung an die 12 V, nominell 2 A Laptop-Versorgung, die ich hoffentlich verwenden kann, sobald ich mit dem Prototyping fertig bin, führt auch dazu, dass der Transistor sofort durchbrennt.

Meine Frage ist, was würde dazu führen, dass der Transistor bei so viel weniger als seinen Nennspezifikationen stirbt? Nachdem ich etwas über durch Induktivität im Transformator verursachte Spannungsspitzen gelesen hatte, fügte ich der Rückkopplungsspule eine Diode von Masse hinzu, wie im obigen Video gezeigt, aber es scheint nicht zu helfen. Diese Transistoren kosten etwa 3 US-Dollar pro Stück, daher würde ich es vorziehen, so wenige wie möglich durchzugehen. Irgendwelche Ideen?

Wie wäre es mit dem Hinzufügen eines Kühlkörpers zum Transistor?
Es erzeugt etwa 7,98 W Wärme bei T (amb) @ 25 C bei 4 V 2 A. Ich denke, Sie sollten einen Kühlkörper setzen.
@ammar.cma Ich habe versucht, einen Kühlkörper hinzuzufügen, was die Situation überhaupt nicht geändert hat. Es war allerdings ein ziemlich kleiner ... Der 2N3055 ist für bis zu 200 ° C ausgelegt und wird nicht über 50 ° C, daher ging ich davon aus, dass kein Kühlkörper erforderlich ist. Ist das falsch?
Vceo= 60 V max, Vbe=-7 V max sind absolute Höchstwerte, die von V= L*di/dt am Primärschalter beeinflusst werden.
'der 2n3055 ist für bis zu 200C ausgelegt ' ?? Nun, technisch ja, aber die Bewertung bei dieser Temperatur ist null Verlustleistung. Um es tatsächlich zu verwenden , müssen Sie diese Temperatur deutlich unterschreiten. Ich denke, ein nackter TO-3 wäre gut für maximal 2 Watt.
Tut mir leid, pedantisch zu sein, aber da Sie zugeben, dass Sie IMO ein Neuling sind, ist es erwähnenswert, dass das, was Sie zu bauen versuchen, möglicherweise sehr gefährlich ist. Spannungsspitzen von möglicherweise über 100 V (siehe Antworten) bei dieser Leistungsstufe können Sie durchaus töten, wenn Sie nicht aufpassen (kein Scherz oder Übertreibung).
Nennstrom, Spannung oder Temperatur werden überschritten. Möglicherweise aufgrund von Rücklauf, VI-Verlusten oder Ausfall der Sekundärisolation des Transformators. Wie in einer Antwort erwähnt, stellen Flyback-Schaltungen sehr hohe Anforderungen an die ausgewählten Halbleiterkomponenten, und eine Überbewertung ist eine gute Idee, wenn Sie nicht versuchen, bei der Massenproduktion Geld zu sparen.
@Neil_UK Der Punkt, den ich machen wollte, ist, dass thermische Schäden am Chip nicht unter 200 ° auftreten sollten, und das Paket war nicht annähernd so, daher sehe ich keine Notwendigkeit für einen Kühlkörper, solange ich es tue nicht die Schaltung für eine lange Zeit laufen.

Antworten (2)

Leider erfordert ein Flyback Bewertungen für einen Transistor, die weit über dem liegen, was Sie naiv erwarten würden.

Der ehrwürdige alte 2N3055 ist auf nur 60 V am Kollektor spezifiziert. Der im Video erwähnte TIP35C hat eine Nennspannung von 100 V, aber selbst das ist für die vorgeschlagene Konfiguration ziemlich niedrig.

Beim Betrieb eines Flybacks wird der Anstieg der Kollektorspannung durch die in der Primärinduktivität gespeicherte Energie und die daran angeschlossene kapazitive Last bestimmt. Es ist nicht ungewöhnlich, dass TV-Flybacks und automatische Zündspulen 300 V an der Primärseite und damit am Kollektor des Treibertransistors entwickeln, wenn sie von einer 12-V-Versorgung angesteuert werden.

Es hilft, die Kollektorspannung mit einem Oszilloskop zu messen, da die Versorgungsspannung erhöht wird.

Es gibt mehrere Dinge, die Sie tun können, um einen Ausfall aufgrund einer hohen Kollektorspannung zu vermeiden ...

a) Verwenden Sie einen Transistor mit einer höheren Nennspannung
b) Erhöhen Sie die Lastkapazität, um die induktive Energie bei einer niedrigeren Spannung zu absorbieren
c) Verwenden Sie einen Überspannungs-Clamp-Dioden-Kollektor zum Emittieren (ineffizient)

... aber ohne Oszilloskop ist das alles ein bisschen hin und her, sodass Sie tatsächlich sehen können, was passiert.

Möglicherweise werden Ihnen Videos von 2n3055s TIP35Cs angezeigt, die in dieser Konfiguration arbeiten, aber wenn ihr Transformator etwas feuchter oder ihr Transistor etwas robuster ist, könnten ihre funktionieren und Ihre ausfallen.

Danke für die knappe Erklärung! Ich wusste, dass hier noch mehr im Spiel war, war mir aber nicht sicher, was. Wäre (b) so einfach wie das Hinzufügen eines Kondensators über der Primärseite? Was bestimmt die geeignete Kapazität und Nennspannung? Ich habe darüber nachgedacht, ein Oszilloskop zu kaufen ... vielleicht ist es an der Zeit, es tatsächlich zu tun.

Einige zu berücksichtigende Faktoren;

Sättigungsstrom und Rücklaufanstiegsrate für den ausgewählten Transformator. Diese werden durch Kerneigenschaften und Wicklungswiderstand und Windungszahl bestimmt.

Nennspannung und Schutz des Schaltgeräts

Wenn der Schalter bei maximalem Strom ausschaltet, steigt seine Vce und das Leistungsprodukt VI=P dieses Übergangsimpulses erzeugt Wärme. Beachten Sie alle Gerätespezifikationsgrenzen, um Fehler zu vermeiden.

  • Vce(max), Vbe(max reverse) Spannung beim Öffnen des Schalters

  • 2N3055 Vceo= 60 V max, Vbe=-7 V max sind absolute Höchstwerte

    Vorschlag zum Schutz des Geräts. 1n400x Dioden.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sobald ein Lichtbogen auftritt – Safe Operating Area (SOA) für P vs. Zeit

Wenn Sie das Spannungsverhältnis mit einem kleinen Signaleingang messen können und eine Durchbruchspannung von 1 Zoll oder ~ 25 kV wünschen, stellen Sie sicher, dass die Primärspannung 50 Vce nicht überschreitet, indem Sie die Anzahl der Primärwindungen reduzieren und ein geeignetes Verhältnis für Vbe wählen.

Transistor-SOA liegt deutlich unter den Grenzen @TonyStewart ; was könnten die anderen gründe außer dem sein? Wenn der Transistor für viel höhere Ströme als die Bedingungen des OP ausgelegt ist.
Wie ich schon sagte, ich bin ziemlich neu in der Elektronik, daher habe ich ein wenig Probleme, Teile Ihrer Antwort zu verstehen! Denken Sie daran, dass der Transistor nicht ausfällt, wenn ich die Stromversorgung unterbreche, sondern wenn ich ihn über etwa 3 A erhöhe. Würde das durch Hinzufügen dieser Dioden gelöst?
Aufgrund fehlender Details zu Ihren hinzugefügten Primärwicklungen, Netzteil und Transformator kann ich nur raten, warum es ausgefallen ist. Vielleicht hast du die Wicklungen für Base und Collector vertauscht? Ich fand, dass dies hilfreich sein könnte, wenn andere Transistoren damit durchbrennen. angelfire.com/80s/sixmhz/flyback.html und powerlabs.org/flybackdriver.htm#GOING%20FURTHER :
@TonyStewart Ich habe viele Artikel online gelesen, aber ich habe es nicht geschafft, den Angelfire-Artikel zu finden. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich das Problem habe, das im Abschnitt „Schaltkreisbetrieb“ beschrieben wird (bestätigt durch die Antwort von Neil_UK). Ich werde einige der anderen Transistoren in dieser Liste ausprobieren. Danke schön!
Es könnte auch sein, dass Ihre Leistungswiderstände drahtgewickelt sind, was die Impedanz (Induktivität) und die Übergangsspannung erhöht und den 2N3055 Vbe beschädigt.
Transistortreiber-Flyback fällt unter die Nennwerte
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