SSTC

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Version vom 25. August 2012, 23:43 Uhr von Crasbe (Diskussion | Beiträge) (Aufbau: Ergänzung der möglichen Obsoleszenz des Treibers bei kleinen Leistungen)

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SSTC steht kurz für Solid State Tesla Coil, englisch für Halbleiterteslaspule.

Aufbau

Eine SSTC besteht normalerweise aus drei Komponenten: Oszillator, Treiber und Endstufe, wobei bei kleinen Spulen der Treiber wegfallen kann.

Oszillator

Der Oszillator stellt die Schaltfrequenz für die Endstufe bereit, diese muss, für eine bestmögliche Effizienz, mit der Resonanzfrequenz des Sekundärschwingkreises übereinstimmen. Es gibt mehrere Möglichkeiten dies zu erreichen:

  • Verwendung einer einfachen Oszillatorschaltung, deren Frequenz mit einem Potentiometer eingestellt werden kann.
  • Feedbackschaltung bei einem Phase Locked Loop wie dem CD4046. Hierbei wird das von der Sekundärspule abgestrahlte elektromagnetische Feld über eine Antenne in den IC zurückgeführt, dieser stimmt dann seine Ausgangsfrequenz auf die Resonanzfrequenz des Sekundärschwingkreis ab.

Außerdem wird die Oszillator-Frequenz normalerweise Interrupted, das heisst sie wird durch einen Oszillator mit einer kleineren Frequenz unterbrochen, damit die Endstufe nicht überlastet. (Siehe Hauptartikel DRSSTC)

Treiber

Da ein Oszillator-IC in der Regel nicht genug Ausgangsleistung besitzt, um die Endstufe zu treiben wird zur Verstärkung ein Treiber benötigt. Für eine Single-FET SSTC ist dies meist eine einfache Gegentaktstufe aus einem NPN- und einem PNP Transistor. (z.B. BD139 und BD140) Es kann alternativ auch ein Treiber-IC wie der ICL7667 verwendet werden.

Der Treiber kann wegfallen, wenn die Gatekapazitäten der Endstufen-Transistoren klein genug sind, um von der Oszillatorschaltung schnell genug geladen zu werden. Dies ist vor allem bei kleinen Leistungen, Schaltfrequenzen und Logiklevel-MOSFETs der Fall.

Bei einer Halb- oder Vollbrücke ist ein GDT oder ein Optokoppler zur galvanischen Trennung zu empfehlen. (Siehe auch Gegentaktstufe)

Endstufe

Die Endstufe besteht meißt aus MOSFETs oder IGBTs. Sie kann als Single-FET (Single-IGBT), Halb- oder Vollbrücke aufgebaut werden.

Funktionsweise

Bei einer SSTC wird durch eine Schaltstufe über die Primärspule der Sekundärschwingkreis mit seiner Resonanzfrequenz erregt. Durch diese Erregung wird die Spannung im Sekundärschwingkreis stark erhöht, wobei eine hochfrequente Hochspannung erzeugt wird. Durch starke Potentialunterschiede zwischen Umgebung und Sekundärelektrode kommt es zu Elektronenausbrüchen die sich als Streamer (Blitze ohne Gegenelektrode) zeigen.

Audiomodulation

Selbstbau

Tipps zum Selberbauen gibt es hier.