Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Zener-Diode 200V 50W


von Daniel S. (finalr)


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Hallo,

kennt jemand eine Zenerdiode die eine Zenerspannung von 200V hat und 50W 
ab kann? Oder andere Z-Dioden mit 50W und mit um die 100V-200V 
Zenerspannung haben?

In meinen Recherchen habe ich nur die 1N3350 (200V / 50W) gefunden, die 
aber leider nicht mehr lieferbar ist, wie es scheint.

Für jeden Hinweis wäre ich dankbar.

Gruss Daniel

von Ben _. (burning_silicon)


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Einfach eine kleine Z-Diode nehmen und deren Leistung mit einer dicken 
Transistorstufe (bei 50W reicht ja evtl. noch ein einzelner gut 
gekühlter FET) entsprechend aufbohren...

von oszi40 (Gast)


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Überlege 50W=10x 5W
Bei EINER Z-Diode wird die Wärmeableitung wohl weniger ideal. Von der 
schönen Kennlinie her wäre ein Sack 6V-Z-Dioden auch eine Idee.

Besser wäre, wenn man den Zweck kennt.

von Daniel S. (finalr)


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Das Problem ist das ich insgesamt eine Zenerspannung von 1.5kV brauche, 
also 7-8 Z-Dioden (200V) in Reihe, deshalb sollten sie möglichst eine 
Z-Spg von 200V haben und dabei noch 50W abkönnen.

von Ben _. (burning_silicon)


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Wo kommen die 1,5kV denn her? Gibts da keine Möglichkeit, die Speisung 
entsprechend zu regeln anstatt 50W zu verheizen?

Ansonsten wie schon gesagt, Zener-Kette aus normalen Z-Dioden, 
Stromverstärkung mit einem dicken IGBT. Der ist für die hohe Spannung 
besser geeignet.

von oszi40 (Gast)


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Mit der Brechstange eine Spannung zu begrenzen (Z-Dioden) war noch nie 
ideal. Da sollte man den Zweck kennen und ein Lösung suchen die schon 
den Zufluss hochohmiger macht, damit weniger Leistung verheizt werden 
muß.

von Daniel S. (finalr)


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Zweck ist die Primärspannung (ca. 30kV) einer Zündspule auf ca. 1-1,5kV 
zu begrenzen und weiterhin den dazugehörigen Strom anzeigen zu lassen. 
Dann wird mit Hilfe der Spannung und dem Strom (multipliziert) ein 
Integral über Zeit gebildet und daraus die Energie berechnet. Das ist 
mein Ziel.

Vielleicht habt ihr andere Vorschläge wie es einfacher geht...

von Ben _. (burning_silicon)


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Sorry, aber ich versteh's nicht.

Welche Zündspule wird primär mit 30kV befeuert und wie erklärt sich die 
große Differenz zwischen 30 und 1,5kV?

Wo kommt die Primärspannung her? Geladener Kondensator?

von Daniel S. (finalr)


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Entschuldigung, ich meinte natürlich die Sekundärspannung :)

Primär ca. 300V und Sekundär ca. 30kV !

von ....... (Gast)


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Ganz ehrlich.. wenns wirklich so laufen muss, dann nimm normale kleinere 
Dioden (also einfach nur kleiner als 50W^^) Wenn die die Leistung nicht 
abkönnen, ist das ok... schalte einfach einen IGBT parallel mit 
Zenerdiode am Gate. Da der IGBT recht langsam ist... wird er nur 
verzögert die Spannung begrenzen.. in dieser Zeit gehen dann die 
"kleineren" Zenerdioden aber nicht kaputt.

Generell muss ich aber sagen, dass "Zündspule" sehr nach Impulsbelastung 
klingt. Dann solltest du eher in Joule rechnen un nicht in Watt.....

Eine Alternative für eine Z-Diode wäre vielleicht auch eine 
Funkenstrecke... die schließt aber das Signal sehr stark kurz bis der 
Haltestrom des Lichtbogens unterschritten wird. Je nachdem was du 
konkret machen willst, kann man da auch in die Richtung mal 
recherchieren.

lg

von Ben _. (burning_silicon)


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Ah okay... Und Du bist sicher, daß Du bei 1,5kV noch 50W (Dauerstrich) 
verheizen mußt? Ist immerhin das 5fache der Speisespannung und kann 
somit nur durch Rückschlagspitzen erzeugt werden.

von Nathan der Stromlose (Gast)


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Ingendwas riecht das hier nach fehlender Netiquette (TS-Infos 
unzureichend).
Schaltskizze?

von Daniel S. (finalr)


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Danke für euere Antworten.

Würde euch das gerne mal als Oszibild zeigen, habe aber leider gerade 
keins hier.

Es müssen keine 50W Dauerstrich verheizt werden, die 50W sind ein 
"Erfahrungswert" womit es garantiert funktioniert. Beispielsweise 
rauchen 5W Z-Dioden sofort weg :)

Es sind Impulse im ms-Bereich (ca. 5ms) je nach Ansteuerungsfrequenz. 
Dabei wird die Sekundärspannung auf 1.5kV begrenzt und der Strom seigt 
mit einer ln-Funktion an und fällt schlagartig wieder ab. Aus beiden 
Flächen unter der Kurve kann dann die Energie berechnet werden.

Eine Funkenstrecke wäre dann z.B. eine normale Last (Zündkerze), aber 
den Strom dabei zu messen ist sehr schwierig. Die Sekundärspannung 
könnte ich mit einem Tastkopf messen.

Vielleicht fällt jemand eine andere Möglichkeit an, z.B. die Energie auf 
der Primärseite zu berechnen und irgendwie auf die Energie der 
Sekundärseite zu schließen (ohne Kenntnisse von magnetischen Verlusten 
und Abfuhr von Wärme  in der Spule).

von oszi40 (Gast)


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Wieviel V und A liefert denn Dein Netzteil um diese Schaltung zu 
betreiben? Mehr Energie wird es ja hinten nicht werden? Es könnten 
natürlich ungeeignete Bauteile benutzt werden. 200V-Zedioden waren noch 
nie das ideale Bauelement.

von Daniel S. (finalr)


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Die Versorungsspannung ist 14V mit max. 20A.
Die Zündspule wird von einer Endstufe angesteuert. Die Endstufe wird mit 
einem Rechtecksignal (100Hz 0-5V) angesteuert. An der Primärseite 
entsteht durch das Schalten der Endstufe (gemäß u = L*di/dt) eine 
Spannung von ca. 300V und 3A.

Am einfachsten wäre es natürlich die Primärspannung und den Pirmärstrom 
zu messen und daraus die Energie zu berechnen, aber dann fehlen mir noch 
die Verluste, die in der Spule entstehen.

von Ben _. (burning_silicon)


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Welche Energie willst Du denn genau messen? Das was hinten (30kV) 
rausgeht oder das was Du beim Begrenzen der Spannung auf der Primärseite 
auf 1,5kV verheizen mußt?

Kannst Du nicht wirklich mal einen Schaltplan davon reichen oder ist der 
geschützt, daß Du ihn nicht offenlegen kannst? Meine, für 14V/20A -> 
300V/3A braucht man schon mehr als das Wort "Endstufe". :)

Gibts keine Varistoren, die für 1.500V ausgelegt sind und ein paar W 
Leistung vertragen können ohne Schaden zu nehmen?

von Daniel S. (finalr)


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Ne, der Schaltplan ist kein Geheimnis. Habe aber leider keinen 
Schaltplan hier. Werde hier morgen mal ein Oszibild und Schaltplan 
posten.

Zu den Endstufen: das sind handelsübliche Zündendstufen, die als 
Schaltelement einen Darlington-Transistor verbaut haben. Die Primärseite 
der Zündspule ist auf einer Seite mit den 14V verbunden und auf der 
anderen Seite mit dem Kollekor des Darlingtons. Der Darlington schaltet 
dann die 14V einfach nach GND durch. Durch das schnelle schalten ergibt 
sich halt die primärseitige Spannung.

Ich möchte die Energie auf der Sekundärseite messen. Mein 
hauptsächliches Problem ist die Strommessung. Die Energie, welche in die 
Sekundärseite gespeist sollte bei 30kV und 1,5kV gleich sein. Kann sich 
ja nicht in Luft auflösen :)

An Varistoren habe ich noch garnicht gedacht, gleiche Kennlinie wie 
Z-Dioden...könnte auch eine Möglichkeit sein. Danke für den Hinweis.

von gnd3 (Gast)


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Daniel S. schrieb:
> Die Energie, welche in die
> Sekundärseite gespeist sollte bei 30kV und 1,5kV gleich sein. Kann sich
> ja nicht in Luft auflösen :)

dann sollte es aber auch egal sein, ob die Spannung bis 1kV oder bis 5kV 
ansteigt. Und dann sollte auch ein normaler (na gut, etwas größerer) 
Widerstand funktionieren, weil man die Energie ja ungefähr kennt. Aus 
einem Widerstand kann man auch leicht 2 machen und bekommt damit eine 
handliche Spannung am Messgerät.

von Ben _. (burning_silicon)


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Soso... eine ganz normale Transistorzündung also.

Die erreichen an der Zündspule primärseitig eigentlich keine 1.500V. 
Höchstens 300-400V als Rückschlagspitze. Bei 1.500V dürfte die Isolation 
bereits leiden.

Oder willst Du die 30kV auf der Sekundärseite auf 1,5kV begrenzen? Dann 
ergibt das Ganze auch einen Sinn.

Die Zündspule könnte bei 30kV effizienter sein als bei 1,5kV. Der Strom 
durch den sehr dünnen Draht der Sekundärwicklung ist geringer und die 
Entladung geht schneller, beides könnte zusammen in einem besseren 
Wirkungsgrad resultieren.

von Falk B. (falk)


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@  Daniel S. (finalr)

>Die Zündspule wird von einer Endstufe angesteuert. Die Endstufe wird mit
>einem Rechtecksignal (100Hz 0-5V) angesteuert. An der Primärseite
>entsteht durch das Schalten der Endstufe (gemäß u = L*di/dt) eine
>Spannung von ca. 300V und 3A.

Nö, die 3A fließen sicher nicht, wenn 300V Selbstinduktionspspanunung 
erzeugt werden.

>Am einfachsten wäre es natürlich die Primärspannung und den Pirmärstrom
>zu messen und daraus die Energie zu berechnen, aber dann fehlen mir noch
>die Verluste, die in der Spule entstehen.

Es reicht sogar, EINMAL die Spule auszumessen und die Induktivität zu 
bestimmen, danach kann man über die Kenntnis der Ladezeit (Transistor 
eingeschaltet) die Energiemenge in der Zündspule bestimmen. Dei Frage 
nach den Verlusten bleibt allerdings.

Und zum Thema 1,5kV und 50W. Für solche pulsartigen 
Spannungsbegrenzungen, die ja eigentlich nur dann aktiv werden, wenn die 
Zündkerze nicht zündet, nimmt man wie bereits genannt Varistoren, die 
vertragen sehr hohe Pulsleistungen. Oder Suppressordioden, das sind 
starke Z-Dioden. Die verkraften je nach Typ 600-5000W Pulsleistung für 
2ms oder so. Eine normale 1,3W Z-Diode verträgt um die 40W Pulsleistung.

von Harald W. (wilhelms)


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Daniel S. schrieb:
> Die Versorungsspannung ist 14V mit max. 20A.
> Die Zündspule wird von einer Endstufe angesteuert. Die Endstufe wird mit
> einem Rechtecksignal (100Hz 0-5V) angesteuert. An der Primärseite
> entsteht durch das Schalten der Endstufe (gemäß u = L*di/dt) eine
> Spannung von ca. 300V und 3A.

Das ist ja eigentlich die typische Schaltung einer KFZ-Transistor-
Zündung. Die übliche Schaltung ist da eine verhältnismäßig kleine
Z-Diode auf die Basis des Schalttransistors. Der muss natürlich
die Spannung und die zusätzliche Leistung vertragen können.
Gruss
Harald

von Sepp (Gast)


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Achtung:
Varistoren altern! Die Vertragen "Ihren" Impuls 10x oder so

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Ben _ schrieb:
> Und Du bist sicher, daß Du bei 1,5kV noch 50W (Dauerstrich)
> verheizen mußt?

Nö. Er will 380-400W verheizen. Weil er ja 7-8 Stück der 50W-Teile in 
Reihe schaltet. Vollkommen idiotisch, das Ganze.


XL

von Kurt (Gast)


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Soll sowas wie der "Wirkungsgrad" der Zündspule berechnet werden? Dann 
würde ich die sekundärseitige Energie eher Kalorisch messen.

von Daniel S. (finalr)


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Also die Energie der Sekundärseite (in Joule) ist ein Maß für die 
Qualität einer Zündspule.

Die eigentliche Messchaltung mit den Zenerdioden in Reihe ist eine 
gängige Messmethode, um die Energie zu bestimmen.

Habe doch noch welche gefunden und bestellt:
http://de.farnell.com/solid-state/1n3350rb/diode-zener-5-200v-50w-do5/dp/1862968?Ntt=1n3350

von Ben _. (burning_silicon)


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Denkst Du auch dran, daß sich Z-Dioden unterhalb der Durchbruchspannung 
wie ganz normale Dioden verhalten und der ganze Aufbau während der 
leitend-Phase des Schalttransistors zum Durchflußwandler mutiert? Dabei 
können beachtliche Leistungen umgesetzt werden...

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