Zeilentrafos


Erstellt: 2004-1-30Letzte Änderung: 2009-06-25 [vor 7 Jahren, 9 Monaten, 3 Tagen]

Zeilentrafos Zeilentrafos findet man in allen Fernsehgeräten, die eine Bildröhre enthalten. Sie dienen zur Erzeugen der für die Bildröhre benötigten Beschleunigungsspannung von ca. 10 bis 30 kV. Die optimale Betriebsfrequenz liegt meist bei ca. 15 kHz. Es wird zwischen AC- und DC-Typen unterschieden.


Auch in Computer-Röhrenmonitoren (CRTs) sind Zeilentrafos zu finden. Man kann sie genau wie Zeilentrafos aus TV-Geräten ansteuern. Dabei ist allerdings darauf zu achten, dass diese meist mit einer deutlich höheren Frequenz betrieben werden müssen. Diese Frequenz kann zwischen 30 und 150 kHz liegen (Herstellerabhängig).

AC-Zeilentrafos

Wechselspannungs-Zeilentrafos finden sich in sehr alten TV-Geräten und selten auch in Computermonitoren (z.B. im beiliegenden Monitor einer alten Canon-Schreibmaschine habe ich vor einiger Zeit einen entdeckt). Sie liefern eine geringere Ausgangsspannung als die neueren DC-Zeilentrafos, haben also weniger Windungen auf der Sekundärspule. Dafür können sie logischerweise einen höheren Strom liefern. Die Ausgangspannung von AC-Zeilentrafos wird fast immer mit einer Kaskade vervielfacht, dadurch gleichgerichtet und dann auf die Anode der Bildschirmröhre gegeben. Ich habe aber auch schon AC-Zeilentrafos ohne Kaskade gesehen. Hier wurde lediglich ein stabförmiger Hochspannungsgleichrichter zwischen HV-Ausgang und Anode geschaltet. Das alles ist natürlich Herstellerabhängig.

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DC-Zeilentrafos

Gleichspannungs-Zeilentrafos liefern eine höhere Ausgangsspannung als AC-Zeilentrafos, welche - wie der Name vermuten lässt - auch gleich noch gleichgerichtet wird. Die Sekundärspule ist hier in mehrere Abschnitte (Kammern) eingeteilt, welche über Dioden miteinander verbunden sind. Daher wird diese Art Zeilentrafo auch DST (engl. Diode split transformer) genannt. Mit DSTs können keine Kaskaden angesteuert werden.

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Pinout

Hat man zu seinem Zeilentrafo das Datenblatt zur Hand, fällt es meistens leicht, den Trafo an eine geeignete Ansteuerungsschaltung anzuschließen.

Ist das Datenblatt allerdings nicht auffindbar, so muss man sich anders helfen.

Man kann entweder alle Pins auf der Unterseite des Zeilentrafos durchklingeln und so die Primärspule ausfindig machen, oder man wickelt einfach eine neue Primärspule auf den freiliegenden Schenkel des Trafo-Ferritkerns.

Meistens sind bereits 10 Windungen mit einfacher Kupferlitze vollkommen ausreichend.

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Ansteuerung 1: Zerhacker

Beschreibung

Zeilentrafos lassen sich genau wie Zündspulen mit einer einfachen Zerhackerschaltung ansteuern. Dabei wird die Eingangsspannung einfach periodisch unterbrochen.

Dabei ist allerdings zu beachten, dass Zeilentrafos keineswegs für Impulsbetrieb ausgelegt sind. Eine hohe Frequenz von ca. 15kHZ ist bei gewöhnlichen TV-Zeilentrafos von Nöten.

Aufbau

Dabei kann ohne weiteres die Zerhackerschaltung für Zündspulen verwendet werden. Die Zündspule wird einfach durch die Primärspule des Zeilentrafos ersetzt.

Der Kondensator parallel zur Primärspule kann dabei vernachlässigt werden.

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Ansteuerung 2: Resonanz

Beschreibung

Diese simple Schaltung betreibt einen Zeilentrafo in seiner Eigenfrequenz, indem der in der sog. Feedbackspule induzierte Strom den Transistor steuert und so eine konstante Schwingung entsteht.

Aufbau

Schaltplan
Ganz wichtig beim Aufbau dieser Schaltung ist die Verwendung leistungsstarker Bauteile!

Hier ein sehr schlechtes Beispiel - dort habe ich nur 1/4 W-Widerstände verwendet, welche nach ca. 20 sec. weggebrutzelt sind. :-P

Auch der Transistor auf dem Improvisierten Kühlkörper ist beim ersten Versuch so heiß geworden, dass sich mehrere Lötstellen wieder gelöst haben.

Fazit

Diese Schaltung funktioniert zwar, die Effizienz lässt jedoch zu wünschen übrig.

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Ansteuerung 3: El. Halogentrafo

Beschreibung

Elektronischen Halogentrafos (ca. 70W), welche man meist im örtlichen Baumarkt bekommt, eignen sich ebenfalls hervorragend zum Betrieb kleiner Zeilentrafos.

Wichtig ist, dass es sich beim Halogentrafo wirklich um ein elektronisch geregeltes Modell handelt.

Nur diese erzeugen eine mit mehreren kHz schwingende Ausgangswechselspannung.

Aufbau

Die Verwendung eines solchen Trafos als Ansteuerung ist denkbar einfach, denn man muss den Zeilentrafo eigentlich nur hinten an den Halogentrafo hängen. :-D

Allerdings sind bei mir die Treibertransistoren im Halogentrafo nach einiger Zeit so heiß geworden, dass ich sie ausbauen und auf externe Kühlkörper schrauben musste.

Warnung! Die Kühlkörper stehen dabei - zumindest in meinem Fall - unter Spannung, da die Unterseite der Treibertransistoren metallisch leitend und mit der Versorgungspannung verbunden ist! Die kühlkörper dürfen sich außerdem nicht berühren!

Fotos

Hier benutze ich einen kleinen Zeilentrafo, auf den ich wie oben beschrieben eine neue Primärspule mit 5 Windungen Kupferlitze gewickelt habe.

Ich benutze nur 5 Windungen, da der Zeilentrafo verhältnismäßig wenig Spannung liefert. Die Spannung liegt zwischen 3-5kV, dafür liefert der Zeilentrafo recht viel Strom.

Das Zeigt sich auf folgendem Bild auch sehr deutlich durch die glühenden Drahtenden:
Hier habe ich mal ein paar Leuchtdioden in Reihe angeschlossen - sie nehmen es jedoch sehr gelassen. :-D
Es zeigt sich also wieder deutlich, dass LEDs Strom- und nicht Spannungsgesteuert sind.

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Ansteuerung 4: ZVS

Beschreibung

ZVS - Das steht für Zero Voltage Switching. Hierbei handelt es sich um einen Treiber bestehend aus zwei MOSFETs, welche jeweils im Nulldurchgang der Primärwechselspannung schalten, um auf diese Weise Schaltverluste zu minimieren.

Diese Schaltung kann einen geeigneten Zeilentrafo bis aufs äußerste ausreizen. Sie schwingt selbstständig und kommt ohne komplizierte Elektronik aus, was sie zu einer der beliebtesten Zeilentrafoansteuerungen macht.

Aufbau

Die Schaltung stammt nicht von mir, sondern wurde von hier übernommen: 4HV-Wiki.

Auf den Zeilentrafo werden zwei mal 5 Windungen Primärspule gewickelt. Dazu kommen dann jeweils zwei zusätzliche Spulen mit jeweils 3 Windungen.

Wichtig ist, dass die Spulen alle in die gleiche Richtung gewickelt werden, sonst funktioniert die Schaltung nicht (dann muss man die Spulenenden vertauschen).

Die 470 Ohm-Widerstände sollten allerallermindestens (tolles Wort xD) 2W aushalten. Zusätzlich wird eine Drossel mit ca. 100µH benötigt (Wert recht unkritisch bei mir). Diese Drossel kann man entweder beim blauen C oder bei Reichelt kaufen oder aus einem alten PC-Netzteil etc. ausbauen.

Achtung! Ohne Drossel funktioniert die Schaltung nicht, ich habe es ausprobiert.

Der Kondensator ist ebenfalls unkritisch, seine Kapazität sollte aber ungefähr im Bereich von 70nF bis 680nF liegen. FKP-Typen scheinen sich am besten zu eignen.

Die beiden BYV29/500-Dioden können auch durch andere, schnelle Dioden ausgetauscht werden. Normale 1N4007 funktionieren allerdings nicht sonderlich gut.

Den beiden MOSFETs sollte man noch einen kleinen Kühlkörper gönnen. Sie würden zur Not aber auch ohne auskommen..

Fotos

Hier mein Nachbau der Schaltung. Leider hatte ich mit der Wahl des Zeilentrafos kein Glück und so bringt der Aufbau nicht die erwartete Leistung. Aber seht selbst. ;-)

Der Zeilentrafo wird unten erstmal vergossen und das andere Spulenende herausgeführt. Dieses findet man einfach durch Ausprobieren (HV-Kabel ranhalten).

Bilder von der fertigen Ansteuerung und dem Zeilentrafo:


Ich betreibe die gesamte Schaltung mit 47V (Eiscremebecher + Bleiakku in Reihe), sie zieht ca. 3A.

Bei 35V Input gibts 20kV Output und bei 47V ca. 30kV Output. Für ZVS-Schaltungen ist das schon arg wenig. Naja whatever, man kann nicht alles Haben. ~_~

Zum Abschluss ein kleines YouTube-Video:



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Ansteuerung 5: Leistungstreiber

Hier sei auf den Leistungstreiber verwiesen, der sich ebenso hervorragend zur Ansteuerung von Zeilentrafos eignet. Dort findet sich auch ein Video, welches einen Zeilentrafo im Lichtbogenbetrieb zeigt.

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Sonstige Ansteuerungen

Johann Haberer schrieb mir am 21.04.2009 dazu:

Ein Dimmer in Serie mit Kondensator (0,5 µF) an 230 V kann natürlich auch für Zündspulen u.A. verwendet werden. Man kann damit auch Kleinspannungstrafos mit Ferritkern (Frequenz ca. 30kHz) betreiben. Bei Zündspulen ist zu beachten, den Dimmer nicht voll auszuregeln oder den Kondensator hleiner zu wählen, um eine Schädigung der Spule durch Überschläge zu vermeiden.

Eine Verwendung von elektronischen Trafos zur Ansteuerung von Zeilentrafos ist meiner Erfahrung nach nicht zu empfehlen, da die elektronischen Trafos allzu leicht zerstört werden.

(Kommentar vom Webmaster: Obiges kann ich selbst nicht bestätigen. Hängt wohl vom verwendeten Halogentrafo ab und ob man die Transistoren kühlt oder nicht.)

Ich hoffe, Ihnen damit einige Tipps geben zu können!

Obigen Vorschlag habe ich selbst noch nicht ausprobiert. Vielleicht möchte das ja mal jemand meiner Besucher probieren und mir dann Rückmeldung geben. :-)

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