Hochspannung mittels Sperrwandler – Flyback Converter erzeugen

Gut, ich gebe es zu – es wird da draußen nicht so viele Leute geben, welche in ihrer Freizeit einen Lichtbogen erzeugen möchten. Aber so ein Lichtbogen kann schon seinen Reiz haben, wenn es darum geht Dinge in Brand zu setzen. Klingt jetzt erst einmal etwas böse – aber wenn man damit Effekte für Bühne und Fernsehen umsetzt, klingt die Sache schon erheblich vernünftiger. So kann man z.B. solch einen Lichtbogen nutzen, um den Ausstoß von kleinen Flammenwerfern zu zünden, den Tischkamin wie von Geisterhand zu entfachen oder andere Substanzen in Brand zu setzen. Theoretisch ..nein auch in der Praxis kann man damit sogar eine Kerze oder ein Teelicht zünden, wie ihr im kleinen Video sehen könnt. Ob man es braucht, muss jeder selbst für sich entscheiden, bzw. solltet ihr ja ein Bedürfnis nach so etwas haben, denn ansonsten hättet ihr diesen Blog-Beitrag nicht gefunden. Damit wäre schon mal der Anwendungszweck geklärt und wir stellen uns die Frage, was brauchen wir um einen Lichtbogen zu erzeugen?

Im Grunde nicht viel! Bis auf eine sehr hohe Spannung. Als Faustformel gilt hierbei 1mm Lichtbogen benötigt rund 1000 Volt Spannung. Dies ist so in etwa der Laborwert und dieser kann – wer hätte es gedacht – auch variieren. Aber wir nehmen diesen Wert einfach mal als gesetzt hin und damit wissen wir aus ca. 10000 Volt können wir einen Lichtbogen von rund 1cm breite erzeugen. Dies sollte eine vernünftige Strecke sein, mit der man arbeiten kann.

Wichtig hierbei war mir – eine Schaltung zu haben, welche mittels einen möglichst kleinen Akkus läuft, damit das System überall versteckt werden kann. Gibt zum Teil schon fertige Hochspannungsgeneratoren, die dann aber erstens die Größe eines Tennisballs besitzen und zweitens Akkus in gleicher Größe benötigen um betrieben werden zu können. Ich habe mir auch die fertigen Gasgrill-Anzünder getestet – aber diese sind für eine saubere Zündung nicht zu gebrauchen. Die Flamme eines Mini-Flammenwerfers zündet damit vielleicht nur bei jedem zehnten Versuch. Bei einem stabilen Lichtbogen liegt die Zündung dagegen bei 100 Prozent.

Um solch einen Lichtbogen zu erzeugen, bedienen wir uns eines Sperrwandlers oder auch Flyback Converters. Bei dieser einfachen Schaltung sind im Grunde nur 4 Bauteile notwendig.

Die Funktion ist dabei recht einfach!
Liegt eine Stromquelle an, so induziert der fließende Strom ein Magnetfeld in der Spule L1 und der Transistor Q1 wird durchgesteuert. Es fließt Strom durch L2 was zu einer Auslöschung des Feldes in L1 bewirkt. Der Transistor wird nicht mehr durchgesteuert und der Ablauf beginnt vorn vorne.Es findet sozusagen ein Zerhacken der Gleichspannung statt und dies bewirkt eine Spannungserzeugung in der Wicklung L3. Durch das unterschiedliche Wicklungsverhältnis von der Primär- und Sekundärspule kommt es zu einer höheren Spannung.

Die Bauteile!
Hier ist nun die einzige Krux zu sehen! Denn diese Hochspannungs-Spulen sind in Deutschland sehr schwer zu bekommen, bzw. habe ich keine auf die schnelle gefunden und so muss man diese in China einkaufen und längere Lieferzeiten in Kauf nehmen. Dafür kostet die Spule dann auch gerade einen Euro. Die restlichen Teile bekommt man im Elektronikladen um die Ecke!

Die Spule findet man unter folgender Bezeichnung (z.B. Ebay):
10KV High Frequency High Voltage Transformer Booster Coil Inverter 20x17x15mm
Oder in Abwandlung und sieht so aus:

Bei Amazon gibt es diese auch aber im Verhältnis sehr teuer und auch mit langer Lieferzeit:

 

Desweiteren benötigen wir noch einen Widerstand:
Arbeitet man mit einem 3,7 Volt LiPo, so empfehle ich Euch hier 50 Ohm zu verwenden.
Geht man auf auf eine höhere Spannung, sollte der Wert verdoppelt werden.
Um die 100-120 Ohm machen hier dann Sinn.

Eine Diode:
Zum Beispiel eine RGP10M oder eine UF4007.
Auf jeden Fall eine mit Fast Recovery Fähigkeiten. Schottky Dioden bieten sich hier auch an.

Der Transistor:
Hier setzen wir einen BD241C ein.

Fertig!
Bauteile wie im Bauplan beschrieben verbinden.

Damit hat man den wohl kleinsten Sperrwandler / Flyback Converter um Hochspannung zu erzeugen gebaut.
Recht viel kleiner ist derzeit schon fast nicht möglich und das wirklich geniale daran ist – ein einfache LiPo reicht zum Betrieb völlig aus!

Hier noch eine kleine Demo vom oben angesprochenen Teelicht.

TIPP:
Eine sehr ähnliche Schaltung gibts auch in China direkt zu kaufen mit Platine.
Sucht dafür einfach nach: High Voltage Igniter Kit Arc Ignition Generator Module

Kostenpunkt rund 2 Euro das Stück bei Ebay.

Wer schneller basteln möchte um wem die Baugröße egal ist, der könnte sich auch ein Set auf Amazon bestellen. Zwei Stück zu rund 9 Euro:

15KV Hochspannungsgenerator Boost Step-up High Power Modul Inverter Arc Zünder Spulmodul