[Gucki]

(09.02.2025, 08:27 PM)kahlo schrieb: Ich kann keine Überlastung erkennen. Weder bei der Spannung, noch bei der Stromstärke. Weder im Normalbetrieb, noch bei der ungünstigsten Spannungsunterbrechung.

Ich hatte die Hoffnung, dass ich mich vor einer Erklärung drücken kann.


   

Oberer Plot: Nach der Öffnung des Unterbrechers bei 150ms steigt die Spannung an Punkt "a" an 
Mittlerer Plot: Die Zümdkerze zündet.
Unterer Plot Die Katode von D4 "x" wird nur mit wenigen Volt belastet.

Alles gut.


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Nun unterbreche ich bei 149.7 ms die Akkuzuleitung und bei 150ms den Kontakt. Damit sind links alle Verbindungen gekappt. Diese Zeiten sind nicht kritisch. Es kommt nur darauf an, dass irgendwann beide Zuleitungen gekappt sind.

Wir betrachten jetzt die ganze Platine inkl. Spule als blackbox. Im Inneren der Backbox befinden sich also Spulen, in denen noch Ströme fließen.

Die blackbox ist jetzt nur noch von der Reihenschaltung von D4 und der Zündkerze überbrückt.

Diese Reihenschaltung lässt irgendwelche Spulenströme aus der blackbox nur in eine Richtung fließen. Sobald irgendein Spulenstrom in die andere Richtung fließen will, geht D4 kaputt. Dazu reichen schon Coronaentladungen in der Zündkerze.

   

Und tatsächlich entsteht die hohe Sperrspannung an D4 genau in solch einem Moment. Der Strom in D4 (oberer Plot) möchte in die andere Richtung fließen. Kann er aber nicht. Und D4 schlägt durch (unterer Plot an Punkt "x").

[Gucki]

(10.02.2025, 12:06 AM)kahlo schrieb: Abgesehen von kleinen Unstimmigkeiten wg. D4 kristallisiert sich ein neuer Prototyp heraus     .
So könnte das Ding aussehen (braucht die gleiche Fläche wie der alte Versuch):

...wegen D4 und ESR.

1. Keine Monster-Schottky sondern ein zweiter kleiner 7.5V-Suppressor.
2. (Diskreter) Serienwiderstand mit C1 wie von BMW vorgegeben.

Das ist die Schaltung, die in meiner Simulation mit bipolarer Zündkerze, Haltestromdefinition und Ionisationzeitverzug bisher brauchbare Ergebnisse lieferte:

   

Spice-model "neonbulb.sub": Vstrike=2k, Vhold=1k, Zon=10, Ihold=0.5, Tau=100u

Wir sollten diese Schaltung weiterhin per Simulation quälen. Erst, wenn keiner von uns beiden sie kaputt bekommt, sollte eine Platine überlegt werden.

Wenn Du die Schaltung lieber in der Praxis zerstören willst, kann ich mir weitere Zerstörungsversuche per Simulation natürlich ersparen.

---

* Copyright Linear Technology Corp. 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003.  All rights reserved.
*
.subckt neonbulb 1 2
S1 1 2 2 N001 G
S2 2 1 N001 2 G
R1 1 N001 100Meg
C1 N001 2 {Tau/100Meg}
.model G SW(Ron={Zon} Roff=1T Vt={.5*(Vstrike+Vhold)} Vh={.5*(Vstrike-Vhold)} Vser={Vhold-Ihold*Zon})
.param Vstrike=100 Vhold=50 Zon=2K Ihold=200u Tau=100u
.ends neonbulb

[Gucki]

Wir müssen auch noch die Zündkabelkapazität gegen Masse simulieren. Da hab ich 50pF angenommen,, was sich sehr günstig auf die Schaltung auswirkt.

[Gucki]

Hier schalte ich mitten im timeout den Akku ab. ESR von C3 und C4 spekulierte ich auf je 100 Ohm.

   

Kontakt also geschlossen. MOS leitet Strom. Akku wird abgeschaltet. Spannung an C1 baut sich auf. C3 wird heftig geladen. Rechter Anschluss + ein paar kV. Dann zündet die Kerze und schaltet den rechten C3-Pol auf Masse.

Unweigerlich wird nun K15 auf unter Null gezogen. Nur gebremst vom C3 ESR und vom Innenwiderstand D1. Das kann zum Durchschlagen des MOS-Gates führen.

Ich brauch realistische ESR-Messungen von C3 und C4 und realistische Suppressor-Modelle.

[kahlo]

Gucki, es tut mir leid: Ich kann an D4 keinerlei Peaks in dieser Grösse reproduzieren. Auch der ESR hat bei mir keinerlei Einfluss. Irgendwie machen wir bei der Simulation etwas grundsätzlich anders.

Vielleicht können wir heute abend mal unsere Simulationsdateien abgleichen.

[Gucki]

Zitat:Vielleicht können wir heute abend mal unsere Simulationsdateien abgleichen.

Ja. Gerne.

Ich tippe auf Deine Zündkerzemsimulation.

[Gucki]

Ich hab Deine Suppressoren-Modelle eingearbeitet.

Unverändert fließen beeindruckende Ströme.

   

Mitten im Timeout (bei 0.3 s) fließen konstant 4A und ich werfe den Akku ab.

C3 (das ist die 25p Streukapazität des Trafos) lädt sich danach auf 11kV auf. Dann zündet die Zündkerze, womit der Stromkreis C3 -> Zündkerze -> U4 -> U3 geschlossen ist.

Geplottet hab ich den Strom in U3 und C3. Er ist identisch.

Begrenzt wird der Stromfluss durch den ESR von C3, den ich mit 100 Ohm spekuliert hab. Der Zündkerzenwiderstand ist vernachlässigbar. Lichtbogen sind äußerst niederohmig.

Also gilt 11kV / 100 Ohm = 110 A. Und genau das ist der Strom, den die beiden Suppressoren aushalten müssen, ohne dabei das Gate des Power-MOS durchschlagen zu lassen.



Es passt bei mir alles perfekt zusammen. Theorie, Simulation und Berechnung.

[kahlo]

Dann nimm den bløden Kondensator aus der Zündspule, bau die Streuinduktivität so ein, wie ich sie vermessen habe und setz den Kopplungsfaktor auf 1. so wie hier: https://stromrichter.org/showthread.php?...#pid319799

Allerdings kann das nicht der Grund sein, warum ich es nicht nachvollziehen kann, da ich testweise die Zündspule so wie du simuliert habe.

Wie lang ist der Peak?

[Gucki]

Tau = R * C = 25pF * 100 Ohm.... in der Simu 4.1 ns.

Die Parasiten würde ich sofort weglassen, wenn Du die beiden Platinen nicht kaputt bekommen hättest. Die zweite Platine trotz Suppressor.

Insofern müssen wir uns nicht fragen, wo wir Parasiten weglassen können, sondern welche noch fehlen. Zum Beispiel haben wir bisher keine Kabelinduktivitäten in der Simu.

Wenn wir das nicht machen, geht auch die aktuelle Version früher oder später kaputt und Du kehrst gefrustet zur Originalschaltung ohne Elektronik zurück. Oder kaufst was fixfertiges.

Dann hätten wir alle nur gelernt, dass wir zu doof sind, anständiges automotive Zeugs zu entwickeln.

Daher werbe ich dafür, die Schaltung am Bildschirm zu zerstören. Das geht schneller, kostet nichts und bleibt ja unter uns.

[kahlo]

D4 zur TVS zu machen, tut nicht weh. Vorher will ich den Peak auf meinem Rechner simuliert haben .

[Gucki]

Ich hab ja nun Deine Suppressoren drin. Die Dinger tun schon weh. denn sie haben ganz derbe Kapazitäten. Und die muss der Unterbrecherkontakt am Beginn eines Stromzyklus erstmal entladen. Bei 20A würde ich nicht meckern. Aber leider sind die Suppressoren sehr niederohmig... SEHR niederohmig. 

Haben wir die nicht ne Nummer kleiner?

[kahlo]

(10.02.2025, 01:08 PM)Gucki schrieb: Oder kaufst was fixfertiges.

Das fixfertige ist immer klein, vergossen und geht irgendwann kaputt   . Ausserdem rühmt es sich der Abwesenheit von Kondensatoren. Und funktioniert unterhalb von 6V nicht mehr.

[Gucki]

Die Suppressoren machen mir Angst.

2.5 nF und 4 mOhm. Für den Kontakt sind die zwei parallel, also 5nF und 2 mOhm.

Wenn die Schaltung die Dinger auf +5V geladen hat, dann muss der 10mOhm-Kontakt 250A Einschaltstrom aufnehmen.

Das zeigt auch die Simul. Natürlich ist der Impuls extrem kurz.

Das ist unbefriedigend. Ich lass mir ne andere Schutzschaltung einfallen.

[Gucki]

Leider muss ne 600V/4As Si-Diode einen Suppressor ersetzen. Aber diese Schaltung schont den Kontakt.

   

Der Monsterstrom durch den Suppressor blieb natürlich noch erhalten.

+ wir müssen die LED-Sperrspannung im Auge behalten.

[kahlo]

Diese ns-Pulse.

Die Batterie ist 100cm Litze von der Schaltung entfernt. Der Zündungsschalter dazwischen ist 40cm entfernt. Der Kontakt selber ist mit etwa 5cm Litze angebunden. Auch zur Spule sind es 5cm Litze. ns-Pulse?

Bitte gib mir mal eine Schaltung als .asc, die diese Pulse produziert. Wie gesagt, ich hab keine. Unterschiede, die ich sehe: Ich hab die Supressordiode nicht ordentlich modelliert, du benutzt eine andere Zündspule und eine andere Zündkerze sowie eine andere Art K15 zu unterbrechen.

[Gucki]

s. Anlage

Hier das Suppressor-Modell:

*
*******************************************
*
*PTVS7V5P1UP
*
*NXP Semiconductors
*
*400 W Transient Voltage Suppressor
*  
*VCL  = 12,9V   @ IPPM = 46,5A
*VBR  = 9,21V   @ IR   = 1mA
*IRM  = 0,2µA   @ VRWM = 7,5V
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*Package pinning does not match Spice model pinning.
*Package: SOD128
*
*Package Pin 1: cathode
*Package Pin 2: anode
*
*
*
*
*Simulator: PSPICE
*
*******************************************
*#
.SUBCKT PTVS7V5P1UP 1 2 
*
* The resistor R1 does not reflect
* a physical device. Instead it
* improves modeling in the reverse
* mode of operation.
*  
R1 1 2 4E+010
D1 1 2 PTVS7V5P1UP
*
.MODEL PTVS7V5P1UP D  
 + IS = 1.6E-013 
 + N = 1.11      
 + BV = 10       
 + IBV = 7.695E-007      
 + RS = 0.004    
 + CJO = 2.524E-009      
 + VJ = 0.66     
 + M = 0.35      
 + FC = 0
 + TT = 0
 + EG = 1.1      
 + XTI = 3       
 .ENDS
*

[Gucki]

Achte einfach auf folgenden Stromkreis:

C3 -> U2 -> Masse -> (V1 | U3) -> C3


Vermutlich ist der ESR der Streukapazität C3 viel höher als meine angenommenen 100 Ohm. Aber das kann man ja messen.

[Gucki]

Ich ahne was!

Miss mal bitte den Widerstand des Zündkabels und des Zündkerzensteckers.

Oder am besten den Widerstand vom Zündspulenausgang bis zur HV-Elektrode der Kerze.

[kahlo]

Tut mir leid... ich muss das vertagen. Stress.
Aber danke erstmal.

[Gucki]

Mit einem Kabel/Zündkerzen/Zündkerzenstecker-Widerstand von 10 kOhm sind alle ns-Impulse weg und der "Zündfunke" brennt statt 100us erheblich länger.

   

Geplottet ist die Spannung an den Elektroden.

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Es steht ne Menge Müll im Netz!

Der "meist 220nF"-Kondensator soll den Kontakt schützen und die Spulenprimärresonanz an die Sekundärresonanz der Zündspule anpassen. Und eine TSZ-k braucht ihn nicht. Und die Widerstände in Kerze und Zuleitung (die es laut Netz gibt) dienen der Funkentstörung.

Alles kompletter Unsinn!

Der "Funke" ist in Wahrheit ein Lichtbogen und braucht einige zig Mikrosekunden, bis er brennt.

Diese Zeit gibt ihm der Kondensator. Der Kontakt wird durch ihn keineswegs vor einem Überschlag geschützt, denn dazu reichen schon 100V, wie ich experimentell gezeigt hatte. Die Spannung kann aber über 200V steigen. Der Kontakt wird vielmehr von seinem ESR geschützt. 

Bei der Mär vom "Kontaktschutz" vergleicht man die Wirkungsweise eine intakten Zündanlage mit der Wirkungswiese einer defekten Zündanlage ohne Kondensator und stellt fest, dass dann der Kontakt ruiniert wird.  Genau so gut kann man behaupten, dass die Zündspule dem Kontaktschutz dient. Denn wenn man sie überbrückt, geht der Kontakt kaputt.

Durch Hochtransformation der primären 200V entstehen an den parasitären Kapazitäten des Sekundärkreises und somit an der Zündkerze ein paar kV. Zwischen Sekundärkreis und Ionisationsstrecke muss ein Widerstand geschaltet werden. Er begrenzt den Ionisationsstrom und verlängert die Entladezeit der Parasiten und somit die Brennzeit der Ionisation.

Die Mär von der "Funkentstörung" vergleicht eine funktionsuntüchtige Zündanlage (ohne HV-Widerstände) mit einer intakten Anlage.

Unsere Erkenntnisserie entstand hier im Thread. Inkl. der gestrigen Einsicht, dass eine Zündanlage ohne R4 nicht funktionieren kann. Wir haben mittlerweile mehr Ahnung als Wikipedia und Co.