[Rozwiązano] Jak zabezpieczyć tranzystor 2N3055 w generatorze wysokiego napięcia?

Witam, udało mi się zbudować generator wysokiego napięcia z trafopowielacza na tranzystorze 2N3055. Wszystko dobrze działa, lecz po jakimś czasie tranzystor zwyczajnie się przepala. Czym to spowodowane? Nie przekraczałem granic tranzystora. Może to być spowodowane cofnięciem napięcia? Jeżeli tak, to jak dokładnie temu zapobiec?


AI: Czy mógłbyś opisać dokładną konfigurację obwodu i komponenty, które użyłeś w generatorze?
Tranzystor 2N3055, rezystory 247 Ω oraz 27 Ω, 4 zwoje uzwojenia pierwotnego i 4 zwoje sprzężenia zwrotnego nawinięte na rdzeń.
AI: Jakie środki chłodzenia i ochrony są obecnie zastosowane w Twoim układzie?
Radiator fabrycznych tranzystorów z płyty trafopowielacza.

Wrzuć schemat tego tego generatora i zdjęcia pokazujące dokładnie, jak jest zbudowany, to będzie można coś konkretniej doradzić.

Paliwrot napisał:

Wszystko dobrze działa, lecz po jakimś czasie tranzystor zwyczajnie się przepala. Czym to spowodowane? Nie przekraczałem granic tranzystora.

Przekraczałeś napięcie maksymalne, doprowadzając do przebicia. Sprawdź na oscyloskopie.
Użycie 2N3055 o napięciu maksymalnym C-E 60 V (C-B 100 V) to pomysł niedouczonych amatorów.
W TV ten transformator jest kluczowany przez tranzystory takie jak BU508, BU208, S2055 których dopuszczalne napięcie C-B to 1500 V. Co prawda w TV jest napięcie zasilania ok. 160 V, jeśli stosujesz zasilanie 12 V, to tranzystor nie musi być na aż tak wysokie napięcia jak w TV. 2N3055 mógłbyś próbować z ogranicznikiem przepięć na 60 V, ale nie wiem, czy pojedyncza dioda TVS wystarczy, lepiej kilka. A najlepiej tranzystor z zapasem. Nie piszę od razu "wstaw BU508", bo te tranzystory są trudne w użyciu. Ja bym zaczął od tranzystora na 200 V i sprawdził na oscyloskopie, powoli podnosząc napięcie zasilania.
Możesz przejść na układ Mazzilliego (ZVS), gdzie problem ten nie występuje; tranzystory tam dostają tylko 3× więcej niż zasilanie.

Paliwrot napisał:

Jeżeli tak, to jak dokładnie temu zapobiec?

Trzeba ograniczyć przepięcie, aby mieściło się w zakresie dopuszczalnym dla tranzystora, ale nie można go ograniczyć bardziej, bo zmniejszy to napięcie wyjściowe. Proste metody usuwania przepięć z diodą zlikwidują wysokie napięcie na wyjściu.

Trzeba mieć ogranicznik przepięć podobny do diody Zenera, diody TVS (transil) są taką wzmocnioną wersją zenerki, ale i one mogą nie wytrzymać, wtedy kilka mniejszych szeregowo.

>>21337952





Dodano po 19 [minuty]:

>>21338137
Dziękuję za odpowiedź, na razie spróbuję na diodach ewentualnie potem pobawię się na większych tranzystorach, niestety nie mam oscyloskopu.

W tym układzie tranzystor dostaje ujemną polaryzację bazy, więc można dobierać na katalogowe max Vcb = 100 V. Np. 1.5KE75 dioda zabezpieczająca na 75 V.
Jak nie wytrzyma, można dać dwie diody szeregowo o napięciu 36 V (z grubsza połowa) albo 4 na 24 V itd.

Inna opcja to gasik RCD:



Parametry trzeba dobrać, można też podłączyć miernik i sprawdzić, jaką wartość osiąga przepięcie.

>>21338364
Dziękuję za informację, skorzystam z diody 1.5KE75 - powinna dobrze pasować do układu. Gdzie będzie ją najlepiej dać? W którym miejscu na schemacie?

Równolegle K-E, tak:



Dorysowałem jeszcze D3 do zabezpieczenia bazy (tam też możliwe jest przebicie); tu wystarczy szybka dioda 1 A, np. UF4007.

Warto też dodać kondensator w pobliżu; 1000 uF zmniejsza wahania napięcia związane z indukcyjnością przewodów do zasilania.

>>21338551
Dzięki wielkie 🙏

W układzie z #4 można dodać diodę emiter-baza przewodzącą w przeciwną stronę do złącza (dla 2N3055 i innych NPN anoda do emitera, katoda do bazy). I oczywiście gasik jak w #5, z kondensatorem "bezindukcyjnym" i z opornikiem dobranym tak, by napięcie nie przekraczało dopuszczalnego dla tranzystora. Potrzebna wartość opornika zależy od wykonania uzwojeń i od obciążenia generatora - przy braku obciążenia ten opornik dostanie całą moc generatora (zakładając brak przebicia w tranzystorze); przy pracy z obciążeniem moc tracona w gasiku pochodzi z indukcji rozproszenia w transformatorze, więc dobrze byłoby go wykonać tak, by ta indukcyjność była jak najmniejsza.

Można też stosować bardziej rozbudowane układy:
* sterowanie tranzystora: lepiej go wyłączać używając innego tranzystora, bo przy sterowaniu z transformatora wyłączanie jest wolniejsze, i dłuższy jest odcinek czasu, w którym tranzystor przewodzi duży prąd, a jednocześnie jest na nim duże napięcie, przez co jest w obszarze wtórnego (inaczej: drugiego) przebicia;
* pochłanianie nadwyżki energii: można zamiast opornika użyć układu z tranzystorem i diodą Zenera (albo dzielnikiem), żeby dużej różnicy pochłanianej mocy odpowiadała niewielka różnica napięcia - to pozwoli przy obciążeniu mieć większą moc na wyjściu, bo nie będzie takiego pochłaniania, jak z samym opornikiem);
* napięciem na oporniku pochłaniającym sterować moment włączania tranzystora (opóźniać jego włączenie, gdy napięcie to jest za duże, wtedy przy braku obciążenia generator obniży częstotliwość (i moc).

>>21338364
Dziękuję za informację, skorzystam z diody 1.5KE75. Powinna dobrze pasować do układu. Gdzie będzie ją najlepiej dać? W którym miejscu na schemacie?

Ja bym proponował sprawdzić jej parametry katalogowe, bo nie wiem, czy powinna być 1.5KE75, czy np. 1.5KE68. Jak będzie sensownie dobrana, to między kolektor a plus zasilania, o ile jest dobry kondensator między emiterem a plusem zasilania - jak takiego nie ma, to między kolektorem a emiterem (i uwaga, od tego zależy potrzebne napięcie zadziałania).

Zobacz https://www.piekarz.pl/pdf/9053/ - dla 1.5KE75 podają napięcie przebicia od 67,5 V do 82,5 V (dla 1.5KE75A zakres jest mniejszy: od 71,3 V do 78,8 V - to pomoże lepiej trafić z napięciem); niestety podają napięcie przebicia dla prądu 1 mA i nie wiadomo, jakie będzie np. dla 1 A. Ale jest jeszcze rubryka "Maximum clamping voltage" - dla 1.5KE75 to jest 108 V, dla 1.5KE76A - 103 V, za dużo; 1.5KE68 ma 98 V i od biedy może być, ale tylko dla podłączenia między kolektor i emiter, i z diodą emiter-baza; lepiej 1.5KE68A - ma 92 V, nadal tylko między kolektor i emiter, i z tą diodą. A do podłączenia między kolektor a +12 V wypadałoby użyć 1.5KE56 (lepiej z A).

Paliwrot napisał:

Gdzie będzie ją najlepiej dać? W którym miejscu na schemacie?

Narysowałem wyżej.

Zastanawiamy się nad doborem TVS do istniejącego tranzystora, a powinno się dobierać tranzystor i TVS do przepięcia jakie występuje na pierwotnym. TVS może pochłonąć przepięcie z indukcyjności rozproszenia, ale przepięcie z indukcyjności głównej będzie powyżej napięcia przewodzenia TVS to ten pójdzie z dymem. No ale to już autor sobie sprawdzi jeśli TVS się spali szybko, to trzeba wymienić tranzystor i TVS na wyższe napięcie.

Dlatego lepiej rozbudować układ sterowania tak, by przy braku obciążenia zmniejszać częstotliwość impulsów.

>>21339704
Witam ponownie, bardzo dziękuję za odpowiedź, lecz jestem początkujący. Na moim poziomie to, co Pan opowiada, jest dla mnie niezrozumiałe. Jeszcze dużo wykuwania teorii. Ale naprawdę bardzo dziękuję. Pozdrawiam.

Wystarczy użyć odpowiedniej diody, ale lepszym rozwiązaniem jest zbudowanie innego układu na wytrzymalszych tranzystorze/MOSFET-cie.