Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Erzeugen+Schalten hoher Spannungen (5kV)


von Mathias K. (matzeknu)


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Hallo ich bins wieder und habe eine neue Herausforderung.

Ich möchte eine hohe Spannung (aus 12V DC --> 5kV DC) erzeugen, dazu 
bietet sich an:

* Spannungsverdopplerschaltung (Greinacher-Schaltung)
* Transformator und dann Gleichrichten

Leistung kann Ausgangsseitig kleiner als 1mA betragen.
Welche dieser beiden Methoden würdet ihr mir empfehlen?
Gibt es geeignete Dioden für so hohe Spannungen bei so kleinen Strömen?

Diese Spannung will ich dann mit einem Transistor/MOSFET/Photodiode 
schalten (ca. 80-400 Hz).

Ist das möglich? Ich habe keine geeigneten Transistoren gefunden.
Gibt es eine Möglichkeit so hohe Spannungen zu Schalten?

Danke schonmal.. Grüße

von Düsendieb (Gast)


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Die Primärseite takten und sekundär nur gleichrichten

von Düsendieb (Gast)


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Und uns mal verraten wo zu das Ganze gebraucht wird

von Andrew T. (marsufant)


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Mathias K. schrieb:
> Hallo ich bins wieder und habe eine neue Herausforderung.
>
> Ich möchte eine hohe Spannung (aus 12V DC --> 5kV DC) erzeugen, dazu
> bietet sich an:
>
> * Spannungsverdopplerschaltung (Greinacher-Schaltung)
> * Transformator und dann Gleichrichten


Sperrwandler und danach Verfielfacher nach Villach

>
> Leistung kann Ausgangsseitig kleiner als 1mA betragen.

5 Watt ist das was Du meinst.

> Welche dieser beiden Methoden würdet ihr mir empfehlen?

Keine.
Nur Nr. 3.

> Gibt es geeignete Dioden für so hohe Spannungen bei so kleinen Strömen?

ja.

>
> Diese Spannung will ich dann mit einem Transistor/MOSFET/Photodiode
> schalten (ca. 80-400 Hz).
>
> Ist das möglich?

Nicht mit den Bauteilen die du genannt hast.

> Ich habe keine geeigneten Transistoren gefunden.


Gibt es bisher nicht. Man könnte mehrere HV-T kaskadieren. Aber wirklich 
schön ist das nicht .-)

> Gibt es eine Möglichkeit so hohe Spannungen zu Schalten?

Z.B. mit "triggered sparc gap" Systemen.
Gogle mal nach e2v die liefern sowas .

von Amateur (Gast)


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>Ist das möglich? Ich habe keine geeigneten Transistoren gefunden.
>Gibt es eine Möglichkeit so hohe Spannungen zu Schalten?

Wenn Du auf der "Primärseite" eines Trafos schaltest, erübrigt sich 
diese Frage.
Ein bissel Ärge mit der Induktion des Trafos ist eigentlich alles was Du 
im Auge behalten solltest.

von Oleg A. (oga)


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Mathias K. schrieb:
> Ich möchte eine hohe Spannung (aus 12V DC --> 5kV DC) erzeugen, dazu
> bietet sich an:
>
> * Spannungsverdopplerschaltung (Greinacher-Schaltung)
> * Transformator und dann Gleichrichten
>
> Leistung kann Ausgangsseitig kleiner als 1mA betragen.
> Welche dieser beiden Methoden würdet ihr mir empfehlen?
> Gibt es geeignete Dioden für so hohe Spannungen bei so kleinen Strömen?
>
> Diese Spannung will ich dann mit einem Transistor/MOSFET/Photodiode
> schalten (ca. 80-400 Hz).

Mal sehen, ob ich das richtig verstehe:
Du willst zuerst eine 5kV DC Spannung aus 12V DC erzeugen.
Danach möchtest Du diese 5kV DC Spannung auf eine Last schalten, wobei 
nicht mehr als 1mA fliest.
Richtig?

von Michael K. (Gast)


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Sperrwandler mit am Drain gekoppelter Pri/Sek. Wicklung.
Einen Mix aus erträglicher Streuinduktivität und ausreichender Isolation 
zu finden ist der Dreh.
Wähle den Kern groß genug damit Du da alles reinbekommst und sei nicht 
zu ambitioniert bei der Schaltfrequenz.

Dioden kann man auch in Serie schalten ...

HV Transistoren gibt es von IXYS aber das lassen die sich auch bezahlen.

Bei der geringen Leistung kannst Du es auch mit einer Reihenschaltung 
aus Avalanche festen HV FETs (1000V - xxx) versuchen.
Wirklich gleichzeitig schalten die ohne große Maßnahmen nicht, deswegen 
müssen die in dieser Zeit die Avalanche Energie aushalten können.

Ein Haufen isolierter Gate Spannungen ist immer eine Materialschlacht.
Versuch das mit Photokopplern (z.B. TLP3914), die erzeugen über winzige 
'Solarzellen' die Gate Spannung.
Kann aber sein das das zu langsam wird, mußt Du mal über die Gate 
Kapazität ausrechnen.

Wenns ein 'unkaputtbarer' HV Schalter zum Preis eines Kleinwagens sein 
darf schau mal bei Behlke.

von spess53 (Gast)


Angehängte Dateien:

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Hi

Relais?

MfG Spess

von Dennis (Gast)


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Zeilentrafo aus der guten alten CRT

von Mathias K. (matzeknu)


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Oleg Ayranov schrieb:
> Mathias K. schrieb:
>> Ich möchte eine hohe Spannung (aus 12V DC --> 5kV DC) erzeugen, dazu
>> bietet sich an:
>>
>> * Spannungsverdopplerschaltung (Greinacher-Schaltung)
>> * Transformator und dann Gleichrichten
>>
>> Leistung kann Ausgangsseitig kleiner als 1mA betragen.
>> Welche dieser beiden Methoden würdet ihr mir empfehlen?
>> Gibt es geeignete Dioden für so hohe Spannungen bei so kleinen Strömen?
>>
>> Diese Spannung will ich dann mit einem Transistor/MOSFET/Photodiode
>> schalten (ca. 80-400 Hz).
>
> Mal sehen, ob ich das richtig verstehe:
> Du willst zuerst eine 5kV DC Spannung aus 12V DC erzeugen.
> Danach möchtest Du diese 5kV DC Spannung auf eine Last schalten, wobei
> nicht mehr als 1mA fliest.
> Richtig?

ja richtig.
Die "Last" ist eigentlich keine Last, eher ein "offenes Ende" an dem 
Ladung ausgetauscht wird. 1mA ist da schon übertrieben.. hab ich nur 
gesagt, damit klar wird, dass ich keine Leistung brauche. Ich brauch nur 
ne hohe Spannung, die ich zwischen 80-400 Hz am besten rechteckig 
schalten kann.

von Mathias K. (matzeknu)


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Amateur schrieb:
>>Ist das möglich? Ich habe keine geeigneten Transistoren gefunden.
>>Gibt es eine Möglichkeit so hohe Spannungen zu Schalten?
>
> Wenn Du auf der "Primärseite" eines Trafos schaltest, erübrigt sich
> diese Frage.
> Ein bissel Ärge mit der Induktion des Trafos ist eigentlich alles was Du
> im Auge behalten solltest.

habe schon einen Trafo gewickelt mit dem ich auf die Spannung komme. 
Allerdings möchte ich möglichst keinen Sinus sondern am liebsten ne 
Rechtecksspannung, was mit nem Trafo schwer wird..

von Oleg A. (oga)


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Mathias K. schrieb:
> Ich brauch nur
> ne hohe Spannung, die ich zwischen 80-400 Hz am besten rechteckig
> schalten kann.

Also zum Teil 1 "aus 12 mach 5000" hat Dir der Knoelke schon das 
wesentliche gesagt: die Kombination aus Flyback und Vervielfacher ist 
sinnvoll. Die Wickelkörper von Ferrikerne sind aus Polyamid (ca. 
20kV/mm), nimm einen mit 2 Kammern und isoliere mit Kapton, o.ä. 
Schrumpfschlauch mit >20kV/mm für die Anschlüsse gibt es auch. 
Anschliessend Villard / Greinacher Schaltung.

Der 5kV Schalter ist more tricky. Am günstigsten wäre eine 
Serieschaltung von Thyristoren, aber dafür ist Dein Strom zu klein.
1000V MOSFETs in Serie sollten es auch tun. Du kannst sie induktiv 
"zünden" mit einem Impuls-Trafo.
Alternativ würde ich mich auf die Suche nach einem schnellen Reed Relais 
machen, es soll welche mit t<2ms geben.

von Christian L. (cyan)


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spess53 schrieb:
> Hi
>
> Relais?

400Hz könnte damit schwierig werden. Bei 2-3ms Schaltzeiten sind nur 
200Hz theoretisch machbar praktisch wahrscheinlich noch weniger. Das 
Signal soll ja sicherlich eine gewisse Zeit anliegen.

: Bearbeitet durch User
von Falk B. (falk)


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Ein old school Zeilentrafo wird mit 15 kHz geschaltet, und das nur mit 
einem normalen HV-Transistor auf der Primärseite.

von Simpel (Gast)


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Nimm ne KFZ- oder Motorradzündspule und steuer die mit 400Hz auf der 
Primärseite mit nem geeigneten N-Fet und einem NE555 an. Dann hast du 
deine Impulse. Die Z-Spulen machen mehr als 20kV, somit kannst du sie 
mit deutlich weniger Leistung ansteuern. Schaltungen gibt's dafür im WEB 
en Masse... siehe Mosfet-Killer &Co.

von Oleg A. (oga)


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Simpel schrieb:
> Nimm ne KFZ- oder Motorradzündspule und steuer die mit 400Hz auf der
> Primärseite mit nem geeigneten N-Fet und einem NE555 an.

Gute Idee!
Wusste gar nicht, dass Zündspulen solche Frequenzen schaffen.

von Roland L. (Gast)


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Oleg Ayranov schrieb:
> Wusste gar nicht, dass Zündspulen solche Frequenzen schaffen.

8 Zyl., 4 Takt, 6000 U/min gibt 400 Hz.
bei mehr nehmen zumindest europäische Hersteller normalerweise min. 2 
Zündspulen.

von Dennis (Gast)


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Dann würd ich sogar eine Zündspule ausm Golf 4 oa nehmen, die haben eine 
pro topf und brauchen nebst +12V und masse nur ein trigger signal,

Brauchen aber eine funkenstrecke um nicht intern überzuschlagen

von Roland L. (Gast)


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Dennis schrieb:
> Dann würd ich sogar eine Zündspule ausm Golf 4 oa nehmen, die haben eine
> pro topf

und arbeiten daher im Auto mit max. 60Hz.

Dennis schrieb:
> und brauchen nebst +12V und masse nur ein trigger signal,

dann kann man vermutlich nicht mit geringerer Spannung arbeiten. Der TO 
will aber 5kV und keine 20kV.

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