bobine op een eenvoudige manier laten werken zonder motor

555 + fet (IRFZ44) en aantal klein grut:

"Schema"

Test opstelling:

De snelheid is instelbaar met een selectie knop en 3 verschillende weerstanden (groene draden) op
R4 = 100k (7000rpm)
R3 = 210k (3000rpm)
R2 = 1M (700rpm)

Scoop beeld met probe verkeerd om:

en juist

Video playlist: https://www.youtube.com/watch?v=ZC20vUvKC90&list=PL39F029DCEFF0D17…

ziet mijn oog een wankelmotor?

Nein, een Wankel huis.

Op 20 oktober 2015 17:03:01 schreef Lambiek:
Nou daar denk ik dus het mijne over, die zijn wel degelijk van belang.

Dat noem ik niet denken dan... In elk geval heb ik niets tegen denken, maar als je nu zou zeggen dat je MOSFETs en masse overlijden zonder zeners is het wat waard om de verklaring te zoeken, anders kan je vaak heel goed zonder. BJTs zijn een ander verhaal, daar zijn de structuren waar de avalanche zich concentreert kleiner.

Op 20 oktober 2015 17:12:22 schreef Lambiek:
Heb je het artikel nog nooit door gelezen GJ? Schaam je.
http://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41

In dit artikel wordt de structuur van een kleinsignaal-MOSFET gegeven, en geeft geen goed beeld over de veldspanningen die bij een hoge drainspanning optreden. Hier gaat het oxide van de gate stuk bij een te grote drainspanning. Dit is de doorsnede van een vermogensMOSFET. Daar kan je zien dat de veldspanningen bij hoge drainspanningen zich concentreren op de grens van de p+ laag en de n- bulk van de die.

Op 20 oktober 2015 18:12:26 schreef SparkyGSX:
Ik had voor deze oplossing gekozen omdat de avalanche breakdown vaak een lokaal fenomeen is, terwijl de energie nu meer gelijkmatig over het hele oppervlak wordt verdeeld; dat was tenminste het idee, ik heb natuurlijk niet de spullen om vast te kunnen stellen of het nu beter gaat.

Eerlijk is eerlijk: ik ook niet. Zullen wel niet heel simpele dingen zijn. In essentie gebruik je de MOSFET nu in het lineaire gebied door hem deels open te sturen. Dat kan, maar in het lineaire gebied krijg je last van second breakdown omdat een MOSFET daar een negatieve temperatuurscoëfficient heeft en daardoor de warmteproductie zal proberen te concentreren op het warmste stukje MOSFET. De inductieve energie is dus ook hier aan een maximum gebonden. Avalanche is een lokaal effect, maar de ladingsdragers die worden gegenereerd zijn mobieler dan warmte en kunnen geleiding veroorzaken in een groter deel van de die. Anders zou een avalanchediode immers ook heel onbetrouwbaar zijn. In elk geval doe je niets aan het lokaal zijn van het fenomeen door van avalanche naar het lineaire gebied te gaan. Bovendien zei ik al: fabrikanten geven een getal voor avalanche energie in de datasheet! Deze statistiek is om deze reden toegevoegd.

@Kruimel: je snapt het idee blijkbaar niet helemaal; de FET gaat niet eerst dicht en dan weer open, als er geen alternatief stroompad is (omdat de secundaire wikkeling open is), stijgt de spanning niet verder omdat de FET een beetje open getrokken wordt (gewoon lineair, dus!), waardoor de dI/dt beperkt wordt, en daarmee dus de spanning. Er is nauwelijks nog een spike te zien boven de zenerspanning, dat heb ik dan wel weer bekeken (gewoon de scope eraan, dus).

Aardig dat je het uitlegt, maar ik had het wel al begrepen hoor. Mijn zorgen waren over een te hoge dU/dt waardoor de spanning op de gate kan stijgen voordat de MOSFET zo ver kan opensturen dat de spanning weer daalt. Dan krijg je hele korte piekjes op je gate die het oxide beschadigen en de betrouwbaarheid op lange termijn verminderen. Dat moet je dus hebben gecontroleerd met een oscilloscoop om te weten of dat in jouw toepassing voorkomt. Ik weet ook niet hoe snel zeners zijn in reageren op spanningen, daar heb ik ook nooit informatie over opgezocht. Ik vermoed dat het een irrelevant effect is.

Op 20 oktober 2015 21:24:09 schreef fcapri:
ziet mijn oog een wankelmotor?

Verhip, het mijne wel in elk geval.

Groet,
Kruimel

Op 21 oktober 2015 11:09:45 schreef Kruimel:...[...]Verhip, het mijne wel in elk geval.

Groet,
Kruimel

Ik mis nog wel wat onderdelen dan zoals de rotor en de excentrische as.

Swat het gaat hier om een test opstelling voor een bobijn.

[Bericht gewijzigd door Damic op woensdag 21 oktober 2015 12:17:51 (12%)

Op 21 oktober 2015 11:09:45 schreef Kruimel:
.., maar als je nu zou zeggen dat je MOSFETs en masse overlijden zonder zeners is het wat waard om de verklaring te zoeken, anders kan je vaak heel goed zonder.

Soms kan dat ja, maar niet altijd. En daar doelde ik ook op bij het schema van GJ. Maar dat is blijkbaar altijd goed gegaan.

In dit artikel wordt de structuur van een kleinsignaal-MOSFET gegeven, en geeft geen goed beeld over de veldspanningen die bij een hoge drainspanning optreden.

Nou, volgens mij gaat het toch over de meeste types (in ieder geval over de werking) die hier vaak langs komen. En als de gebruiker een bepaald type fet op het oog heeft om iets mee te maken, zal hij toch ook de datasheet moeten raadplegen. Is trouwens iets dat te weinig gebeurd.

Omgezet naar een DoeHetZelf forum komt TS z'n vraag neer of ie een zakje cement nog kan gebruiken, en vervolgens worden aanwijzingen gegeven hoe om een kasteel te bouwen.
Volgens mij is ie al huilend weggelopen...

Ik vorig jaar bij een lipolader een keer niet gekeken naar de maximale gatespanning (of andere specs, gewoon 4 fets gepakt waar ik er veel van had. Ging maar om hooguit 2A, 4 mosfets gingen tijdens de eerste testen met een weerstand als kleine load al kapot. Deze vervangen, Alles nagekeken. Vreemd, 4 nieuwe erin. Even later waren er weer een paar kapot. Bleek dat de gate spanning te hoog werd.
Datasheets gezocht en 4 mosfets met hoge Vgs erin gezet. Hij werkt nu nog steeds probleemloos.

Operatie boven de SOA blijft toch een beetje een gok die blijkbaar vaak goed uitpakt. Bij wat destructieve testen bv ooit een 1n4007 tot 10A gekregen voor hij "verdween"
En laatst een rode China led gemarteld. 1500Vp reverse spanning nodig om hem te mollen. En ik weet bijna zeker dat het niet eens de spanning was.

Edit, mvdk, daar ben ik het niet mee eens. Het is eerder "Ik wil een kasteel bouwen. Ik heb al cement en wil eerst alleen een hamer gebruiken".

Op 21 oktober 2015 13:17:44 schreef mvdk:
Volgens mij is ie al huilend weggelopen...

Dat gebeurt wel vaker denk. Op een geven moment komt er een discussie over het onderwerp opgang, en vaak kunnen mensen het dan niet meer volgen.

Ik zal eens een testje gaan doen met een paar MOSFETs die de stroom door een gelijke spoel moeten afschakelen, met en zonder actieve clamp.

Overigens is deze constructie vrij gebruikelijk bij protected automotive MOSFETs, en als het niet nodig was, zouden die fabrikanten ook gewoon op de avalanche ratings vertrouwen, lijkt me.

Zoals gezegd was de clamp er dus niet alleen voor de MOSFET, maar ook om de transformator te beschermen, en daar zie ik niet direct een andere mogelijkheid voor, behalve misschien een vonkbrug aan de secundaire zijde die ervoor zou kunnen zorgen dat daar altijd een pad bestaat.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op woensdag 21 oktober 2015 20:39:44 (19%)

Ik ben benieuwd wat daar uit komt.

Altijd interessant voor mij

Ik ook wel, eigenlijk!

Huidige opzet is als volgt:

BUZ31 MOSFETs (200V, 14.5A, avalanche rating 9mJ periodic, single pulse 200mJ), met een gate weerstand van 33 ohm

De actieve clamp bestaat uit een 1N4148 en een zenerdiode van 200V (er zit vast wel wat marge op die avalanche rating; dit leek me het meest eerlijk).

De last is een storage coil van 360uH; 9mJ komt dan overeen met ~7A. Ze krijgen allebei een meetweerstand in serie om te stroom te kunnen bekijken (de current probe is nog steeds niet gerepareerd...), en de voedingsspanning en pulsbreedte zal ik instellen om die stroom te halen. De aansturing zal van een functiegenerator komen, via een galvanisch gescheiden gate driver.

Aangezien de avalanche interval volgens de datasheet alleen beperkt wordt door de junctie temperatuur, en zo'n TO-220 ongeveer 62.5K/W doet in vrije lucht, zou dat grofweg 1.75W zijn, dus zo'n 200Hz als er elke keer 9mJ gedumpt wordt. Uitgaande van een voedingsspanning van 12V zou de laadtijd zo'n 210us zijn, en de pulsbreedte dus 4.2%; de geleidingsverliezen en schakelverliezen zullen samen 200-300mW zijn of zo, dus een iets langere interval is waarschijnlijk wel handig. In principe zouden ze even heet moeten worden, lijkt me; ze moeten immers dezelfde energie afvoeren. Ik zal ze allebei een thermokoppeltje geven om dit te controleren.

Als iemand bezwaar heeft tegen deze opstelling, moet hij nu spreken of voor altijd zwijgen...

Sparky, zou jij de hele berekening willen geven. Ik ben een beetje wiskundig gehandicapt en dit is handige informatie voor rekenen aan converters. Vaak vind ik de formules wel maar dan moeten ze nog op de juiste volgorde "gekoppeld" worden en vaak ook nog worden aangepast.

I maak tegenwoordig van dit soort dingen programma's voor mijn HP prime (meestal in de vorm van een solver) en zo kan ik toch veel dingen berekenen)

Is die probe nog steeds diezelfde als je toen voor mij uit elkaar hebt gehaald ? Dan voel ik me wel schuldig. Als je hem hier een keer afgooit zal ik hem voor je in orde maken. Ik heb de mijne een tijdje terug nog eens goed onder handen genomen om de probe en amp op elkaar te optimaliseren en dat is goed gelukt.

Wat is HF dan toch eenvoudig, hierbij vergeleken!

[Bericht gewijzigd door Sine op donderdag 22 oktober 2015 20:12:05 (0%)

Om op de vraag van TS terug te komen zou je kunnen testen met een zich zelf schakelende magneetschakelaar die als trilonderbreker fungeert. En niet vergeten de ontsteking,s condensator ook op te nemen. Turbine (straal)motoren werken ook vaak met een bobine met een ingebouwde trilschakelaar.

Op 21 oktober 2015 21:07:45 schreef SparkyGSX:
De actieve clamp bestaat uit een 1N4148

Is dat niet te krap voor die 7A?

en een zenerdiode van 200V (er zit vast wel wat marge op die avalanche rating; dit leek me het meest eerlijk).

Ik ben er achter gekomen dat een zener van bijv. 62V toch een stuk hoger uitkomt. Volgens de scoop stond dat ding op 67V te zeneren.

Maar we gaan het zien, ben reuze benieuwd wat daar uit gaat komen. Met name ook de temperatuur.

@Fred: dat is toch niet echt ingewikkeld?

E = 1/2 * L * I^2
E = 0.009 J
L = 360 uH
0.009 / (360E-6 / 2) = 50 dus I = wortel( 50 ) ~= 7A

1.75W = 1.75J/s
1.75 / 0.009 ~= 200Hz

Om een stroom van 7A door een spoel van 360uH te krijgen, met een aangenomen voedingsspanning van 12V (soort van willekeurig gekozen)
U = L * dI/dt
U = 12V
L = 360 uH
dI = 7A - 0A = 7A
12V / 360E-6 = 33.333 A/s
7A / 33.333A/s ~= 210us
210us * 200Hz ~= 0.043 duty cycle

@Lambiek: die 7A loopt natuurlijk niet door de 1N4148; die signaal diode is nodig in serie met de zener, om te voorkomen dat de zenerdiode in forward bias gaat zodra je de gate hoog stuurt.

Je hebt zeker gelijk dat die 200V van de zener niet heel nauwkeurig is, maar ik denk dat er in de 200V Vds(max) ook best veel ruimte zit, zeker op lagere hogere temperaturen. Ik wilde eerst beginnen met een wat lagere stroom en frequentie, maar uiteindelijk gaat het er natuurlijk ook om welke constructie het eerst faalt als het zwaar wordt.

Overigens had ik ook helemaal niet aan de optie van een mechanische oscillator gedacht; dat kan natuurlijk prima met een relais dat zijn eigen spoelstroom onderbreekt. Een automotive relais met een NC en NO contact lijkt me wel wat; 12V op de common, het NC contact naar de spoel, andere kant van de spoel aan de ground, en het NO contact naar de bobine, andere kant ook naar de ground. Eventueel een condensator parallel met het NO contact om de grootste vonken een beetje te blussen, maar ook zonder blijft het waarschijnlijk nog wel een tijdje werken. Heel er betrouwbaar zal het niet zijn, maar wel heel simpel en wellicht goed genoeg voor de TS.

Op 22 oktober 2015 11:18:53 schreef SparkyGSX:
Je hebt zeker gelijk dat die 200V van de zener niet heel nauwkeurig is, maar ik denk dat er in de 200V Vds(max) ook best veel ruimte zit, zeker op lagere temperaturen.

Zeker op hogere temperaturen bedoel je denk ik. De U_DSmax neemt toe met temperatuur.

Maar mooi dat je even aan het experimenteren bent geslagen, dat juich ik toe! Met deze resultaten hoef ik in de toekomst deze dingen niet meer uitgebreid te testen.

Groet,
Kruimel

Op 22 oktober 2015 11:18:53 schreef SparkyGSX:
@Lambiek: die 7A loopt natuurlijk niet door de 1N4148; die signaal diode is nodig in serie met de zener, om te voorkomen dat de zenerdiode in forward bias gaat zodra je de gate hoog stuurt.

Ik wist niet hoe je die diodes zou gaan plaatsen, je hebt ze nu in serie staan over de drain en gate van de fet.

@Lambiek: Correct, de 1N4148 en zenerdiode staan in serie tussen de drain en gate.

Ik denk dat het daadwerkelijke testen komend weekend gaat gebeuren, nu een beetje heel erg druk met werk.

@Fred: yup, dat is nog steeds dezelfde current probe. Ik heb hem toch echt zelf gesloopt hoor, maar een beetje hulp bij de reparatie zou ik zeer waarderen, aangezien ik een connector heb met een boel pinnen en weinig mogelijkheden om uit te zoeken welk draadje waar hoort.

Je woont niet bepaald ver weg, en practisch naast mijn woon-werk route, dus als ik een keer met het ding langs kan komen, zou ik dat bijzonder tof vinden.

@Kruimel: krijg nou wat, ik dacht dat de Uds(max) juist afnam met bij een toenemende temperatuur!

Op 22 oktober 2015 11:18:53 schreef SparkyGSX:
...
Overigens had ik ook helemaal niet aan de optie van een mechanische oscillator gedacht; dat kan natuurlijk prima met een relais dat zijn eigen spoelstroom onderbreekt. Een automotive relais met een NC en NO contact lijkt me wel wat; 12V op de common, het NC contact naar de spoel, andere kant van de spoel aan de ground, en het NO contact naar de bobine, andere kant ook naar de ground. Eventueel een condensator parallel met het NO contact om de grootste vonken een beetje te blussen, maar ook zonder blijft het waarschijnlijk nog wel een tijdje werken. .....

Ik zou beide contacten (NC en NO) gewoon voorzien van condensatoren. Een normale bobine met onderbrekerpuntjes in een auto heeft parallel aan de contactpuntjes ook een condensator.

Op 22 oktober 2015 20:00:00 schreef SparkyGSX:
Ik denk dat het daadwerkelijke testen komend weekend gaat gebeuren, nu een beetje heel erg druk met werk.

En "komend weekend" werd ruim 4 jaar later...

De opstelling stond al die tijd al in de kast, er moest alleen nog even een pulsgenerator, gate driver, en scoop aan.

(de verdere beschrijving van het experiment staat 10 berichten terug)

Welnu; op 12V, 250us pulsbreedte en 250Hz werden beide MOSFETs zo'n 100C, en na een kwartier mishandeling begon ik wat ongeduldig te worden, dus toen hem ik de voeding opgedraaid naar 20V. Dat geeft dus een piekstroom van bijna 14A, en een puls energie van 35mJ; fors voorbij de avalanche rating van de MOSFETs dus.

De spanning over de MOSFET zonder actieve clamp was iets over de 200V, de MOSFET met actieve clamp bleef iets lager, en bij gevolg duurde het ontladen ook een fractie langer; ze moesten immers evenveel energie afvoeren.

De temperatuur van beide MOSFETs bleef zo goed als exact gelijk; het verschil was +/- 2C.

Na een minuut of 10 waren ze aan de buitenkant 200C, en toen ging de MOSFET zonder actieve clamp in sluiting.

Met deze sample size van 1 kan ik concluderen dat zo'n actieve clamp wel een goed idee is.

Op 5 januari 2020 16:54:25 schreef SparkyGSX:
En "komend weekend" werd ruim 4 jaar later...

Dat was een lange test.

De temperatuur van beide MOSFETs bleef zo goed als exact gelijk; het verschil was +/- 2C.

Na een minuut of 10 waren ze aan de buitenkant 200C, en toen ging de MOSFET zonder actieve clamp in sluiting.

Met deze sample size van 1 kan ik concluderen dat zo'n actieve clamp wel een goed idee is.

Eigenlijk verwonderd me dat niets, maar het is mooi dat je het getest hebt.

Ja nou de stelling was dat avalanche breakdown een meer gelokaliseerd effect was, maar aangezien de Vgs(th) daalt met toenemende temperatuur, zou je ook daarbij hotspots kunnen krijgen, en dus een slechte verdeling van de stroom en het vermogen.

Ik was er dus echt niet zeker van dat de actieve clamp positief zou uitpakken, maar ik heb het idee die zeker iets zinnigs doen als je grotere, niet-herhalende load dumps te verwerken krijgt.