Ich entwerfe eine Schaltung, die einen Hochspannungsimpuls benötigt, um eine Zündkerze zu zünden. Ich denke darüber nach, einen Induktor zu verwenden, um diesen Impuls bereitzustellen (über induktiven Rückschlag), aber ich habe Mühe herauszufinden, wie ich ihn tatsächlich zum Laufen bringen kann, ohne meine Stromversorgung zu zerstören.
Ich verstehe, dass Zündkerzen in einem Auto auf ähnliche Weise mit einer Zündspule gezündet werden (die eigentlich wie ein Transformator ist, sodass die Hochspannungsseite von der Niederspannungsseite isoliert ist). Ich konnte jedoch nicht herausfinden, wie die Batterie vor der massiven Spannungsspitze geschützt ist. Soweit ich das beurteilen kann, verhindert eine Flyback-Diode auf der Primärseite auch Spannungsspitzen auf der Sekundärseite, sodass es nahezu unmöglich erscheint, tatsächlich eine Spannungsspitze zu bekommen.
Mein Design verwendet keinen Transformator, da es den Anschein hatte, als gäbe es keinen Unterschied zwischen der Verwendung eines Induktors und eines Transformators. Also entwerfe ich derzeit die Schaltung mit einer Induktivität, obwohl ich sie in einen Transformator umwandeln könnte, wenn dies die einzige Möglichkeit wäre. Die Schaltung sieht so aus:
Ich simuliere die Zündkerze als hochohmiges Element (100 GOhm). Der 1,4-kOhm-Widerstand wird verwendet, um die Ausgangsspannung abzustimmen, da ich verstehe, dass die Ausgangsspannung durch V = I * R gegeben ist, wobei I der Strom durch die Induktivität vor dem Schalten ist und R der Widerstand der RL-Schaltung ist. Der 1-Ohm-Widerstand wird verwendet, um den Strom durch den Widerstand zu begrenzen.
Diese Schaltung macht technisch das, was ich will. Es erzeugt eine sehr hohe Spannungsspitze (ich denke ungefähr 7 kV), wenn der Schalter geöffnet wird. Der Schalter ist jedoch das eigentliche Problem. Wenn ich einen Festkörperschalter (MOSFET, SSR usw.) verwende, würde es große Probleme mit der Nennspannung der Schalter geben, da es sehr schwierig sein wird, einen Schalter zu finden, der in Ordnung ist, wenn 7 kV darüber fallen . Die einfachere Alternative ist die Verwendung eines Relais, aber ich muss verhindern, dass die Relaiskontakte funken. Die einzige Möglichkeit, die ich kenne, um dieses Problem zu vermeiden, ist die Verwendung einer Flyback-Diode, die jedoch auch die von der Induktivität erzeugte Spannung verringert, sodass die Zündkerze wahrscheinlich nicht zündet.
Die einzige Lösung, die mir eingefallen ist, besteht darin, eine rückstellbare PPTC-Sicherung zu verwenden, um hohe Ströme zu blockieren (da alles, was größer als ( 5 V / 1 Ohm = ) 5 A in der obigen Schaltung ist, ungewöhnlich wäre), aber das würde sich auch darauf verlassen die Sicherung ist für sehr hohe Spannungen ausgelegt. Gibt es bessere Möglichkeiten, dies zu tun? Wie machen Autos das, ohne einen riesigen Potentialunterschied zwischen dem Pluspol der Batterie und dem Pluspol der Induktivität in der Zündspule zu haben?
Wie kann ich die durch induktiven Rückschlag erzeugte Spannung nutzen?
Der durch einen Induktor fließende Strom würde beim Schließen von Schaltkontakten dazu führen, dass Energie in seinem Magnetfeld gespeichert wird. Eine Unterbrechung des Stroms, die durch das Öffnen der Schalterkontakte verursacht wird, würde zu einem Zusammenbruch des Magnetfelds und der daraus folgenden Induktion einer Hochspannung führen, die über den offenen Kontakten Funken schlagen würde, um Energie zurück zur Quelle zu übertragen.
Bildet diese Induktivität die Primärwicklung einer Zündspule mit einem Windungsverhältnis von 1:100, würde die von ihr induzierte Spannung von etwa 200 V sekundärseitig auf etwa 20 kV hochgesetzt und über ein Hochspannungskabel der Zündkerze zugeführt .
Ein Kondensator über den Kontakten würde einen Pfad für den induzierten Strom bereitstellen, um den Funken zu schwächen und Lochfraß zu minimieren.
Bei einem Zündsystem mit Kondensatorentladung würde ein auf eine hohe Spannung aufgeladener Kondensator über die Primärseite der Zündspule entladen, um an der Sekundärseite eine Extrahochspannung zu erzeugen.
Gibt es bessere Möglichkeiten, dies zu tun?
Sie verwenden einen Aufwärtstransformator.
Wenn das Aufwärtsverhältnis (z. B.) 50: 1 beträgt und die Ausgangsspannung (z. B.) 10 kV beträgt, bevor sie gefunkt hat, beträgt die Gegen-EMK der Primärspannung: -
Beachten Sie, dass der sekundäre Ausgang, wenn er einen 10-kV-Funken erzeugt, eine primäre Gegen-EMK von 10 kV geteilt durch das umgekehrte Windungsverhältnis verursacht, dh er arbeitet dann als Abwärtstransformator.
Auf diese Weise können Flyback-Transformatoren große Spannungen ohne übermäßige Gegen-EMK auf der Primärseite erzeugen.
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