Aumentar la brecha de chispa del encendedor de arco

Esta es una continuación de mi pregunta anterior . Estoy tratando de aumentar la distancia de la chispa de un encendedor de arco sin aumentar el voltaje de suministro; estoy usando una batería de iones de litio de 3.7V para alimentarlo. Tengo un espacio de 3,5 mm en este momento.

Esquemático

Estoy usando dos MOSFET en paralelo para disminuir Rds (encendido). La corriente del colector es de aproximadamente 1A cuando el secundario del transformador está chispeando. Intenté disminuir R1 para aumentar la corriente del colector. Esto funcionó, pero no hizo una diferencia significativa en la distancia de la chispa.

Noté que hay mucho ruido a ambos lados de la primaria. Filtré el ruido en el suministro usando un condensador de desacoplamiento de 47uF. La señal en el colector no parece ser una onda cuadrada, es muy entrecortada e incluye picos de 125V. Traté de filtrar esto usando un diodo Zener de 3.6V polarizado con reverencia con una resistencia limitadora de corriente (que limita la corriente a alrededor de 20mA). Esto no solucionó los picos de voltaje y la inestabilidad de la entrada principal. La siguiente imagen muestra el voltaje del colector antes y después de la chispa/conducción.

ingrese la descripción de la imagen aquí

También probé diferentes frecuencias y ciclos de trabajo, y este parecía ser el mejor. He considerado un convertidor DC-DC para aumentar el voltaje en el primario, pero eso sería demasiado voluminoso según las corrientes con las que estoy tratando.

¿Alguna sugerencia? Estoy abierto a rediseñar el circuito.

¿Tiene líneas de E/S adicionales? Si es así, tal vez implemente un duplicador de voltaje.
¿Podría un duplicador de voltaje de CC conectado a la batería funcionar a 18 kHz? No puedo ver cómo encajaría un duplicador de voltaje de CA en el lado primario del circuito. Un duplicador de voltaje de CA en el secundario no funcionaría porque está en el rango de kV.
Solo agréguele un triplicador de voltaje... Esto está obteniendo chispas de 4-5 pulgadas... hackaday.com/2018/06/05/…

Respuestas (2)

La longitud máxima de una chispa está limitada por el voltaje de ruptura del aire, alrededor de 3 kV/mm. Si desea una chispa más larga, deberá aumentar el voltaje.

El tamaño de la chispa es una función de la relación de vueltas del transformador y la tasa de cambio de corriente en el primario.

¿A qué aumentó la corriente de su colector cuando redujo la resistencia base?

Entonces, si bien es posible que haya aumentado la corriente máxima, es posible que no la apague tan rápido como cree. Los BJT se apagan lentamente cuando se elimina la corriente base, aunque con los MOSFET en el emisor sospecho que la corriente se cortará a la velocidad que se apaga el MOSFET.

¿Con qué estás manejando el PWM?

Le sugiero que controle la señal PWM con algo que pueda apagar (bajar) la puerta MOSFET mejor que su solución actual. Una solución simple es un búfer como una puerta AND [una con una salida más fuerte que su solución actual], o algunos MOSFET más pequeños para controlar estos más grandes. Los MOSFET más pequeños presentarán menos capacitancia de entrada a su controlador y se encenderán más rápido. La mejor solución será un diseño de controlador dedicado.

Otra verificación simple es eliminar uno de los MOSFET. Esto reducirá a la mitad la capacitancia de entrada y debería dar como resultado una conmutación más rápida. Asegúrese de que la reducción de la conductancia y el aumento de la disipación de energía en el MOSFET restante no causen ningún problema.

¡Buena suerte!

Cuando reduje la resistencia base a 5 ohmios, la corriente del colector aumentó a 1,3 A. Estoy manejando el PWM con un generador de señal regular + una resistencia desplegable. La eliminación de uno de los MOSFET da como resultado menos corriente y un espacio de chispa más corto. Cuando retiro el transformador del circuito, puedo ver una onda cuadrada perfecta de 18 kHz en la conexión del emisor/drenador. Esto me lleva a creer que la velocidad de conmutación del MOSFET está bien. Volver a poner el transformador vuelve a introducir el ruido. ¿Está atribuyendo el ruido a una velocidad de conmutación más lenta?
¿Qué está impulsando el PWM? Cuando quitas el transformador, ¿qué pones en su lugar? Si es un circuito abierto, tiene sentido que cambie rápidamente. Esto se denomina "conmutación inductiva sujeta". Encender un inductor es mucho más difícil en el interruptor que no encender nada (flotante) o una resistencia. Además, ¿cuál es la inductancia y la relación de vueltas del transformador? Quizás 18kHz es simplemente demasiado rápido (demasiada inductancia). Un número de parte o una hoja de datos ayudaría.
El "ruido" es el transformador comportándose exactamente como debería. Ese enorme pico se transforma en el lado secundario y se convierte en tu chispa.
Aumentar la brecha de chispa del encendedor de arco
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v