Hier in etwa mein erster Entwurf:

Der Trafo muss natürlich den Schweissstrom vertragen, ich habe ihn also aus 5fach der dicksten HF-Litze gewickelt die ich in meiner Schrottkiste auftreiben konnte. (aus alten Computer-Schaltnetzteilen) um diese dicke Wicklung aufzunehmen habe ich den Kern vom Haupttrafo eines kaputten Computer-Schaltnetzteils verwendet. (Wie man die Kerne aufkriegt habe ich unter „Tipps“ beschrieben) trotz dieses grossen Cores habe ich nur 6 Windungen von dem dicken Zeug auf den Trafo gekriegt. Zwei Primärwindungen und 4 Sekundärwindungen.

Fotos Trafo: (ich habe jeweils einen unveränderten Trafo aus einem ähnlichen Schaltnetzteil daneben gelegt.)

Trafozerlegung auf Porzellanteller (unter Weckglas (gegen Gestank)) in Mikrowelle:

Trafo Neu-Bewicklung:

Um den Impulsstrom zu puffern und ausserdem den teuren Schweissinverter vor Transienten zu schützen habe ich den 470uF Kondensator verwendet. Leider mußte ich einen 200Volt Typen verwenden, obwohl die Leerlaufspannungen solcher Inverter offiziell nur 48 bis 60 Volt betragen. Am Kondensator gemessen habe ich nachher >130Volt. Der Ausgangsstrom des Inverters ist nämlich gepulst und erst aus dem Tastverhältnis ergibt sich dann die offizielle Unull. Ausserdem läuft der Ausgang über irgendeine Gleichrichtvorrichtung, so dass auch noch Transienten auflaufen. Und schon hat man 130 bis 150 Volt am Kondensator.

Die Idee ist nun diese, dass der IGBT in meiner Bastelkiste 1200 Volt UCE aushielt (kaufen würde ich eher einen mit 1700 Volt) und nach einem Nadel-kurzen Einschaltstromstoss ca 15 Mikrosekunden, bei 100 Hz, hätte möglichst schnell abschalten sollen, so dass ein gewaltiger Freilaufimpuls entsteht, der durch den Trafo noch auf die 3Fache Spannung hochtransformiert worden wäre, also maximal 3600 Volt. Durchaus genug für einen prasselnden Zündfunken. Wegen des schaltenden Betriebs, und des extrem niedrigen Tastverhältnis 15us/10ms wäre dabei im IGBT kaum Leistung freigeworden und das Ding hätte mit einem kleinen Kühlblechelchen dicke ausgereicht. Um versehentliches Triggern mit allzulangen Impulsen zu vermeiden, was natürlich der sichere sofortige Tod des IGBT gewesen wäre, habe ich am Eingang des IGBT-Gate-Treiber-ICs MCP1407 (ein sehr bewährter Chip) eine Schaltung aus 470pF 10KOhm und einer Schottky Diode BAT54 vorgesehen, die bei sehr langen Impulsen zum Abschalten führt.

Woher man die Nadelimpulse kriegt ist im Prinzip egal man kann auch einen Microcontroller verwenden. Eine Schaltung mit dem altbekannten 555-Chip ist aber bequemer, wenn man keine weiteren Ambitionen mit dem Gerät hat. Die Betriebsspannung habe ich mit einem einfachen Linearregler mit z-Diode und Transistor aus der Eingangsspannung abgeleitet. Da das ganze ja bloß so ca 5-10 mA verbrauchen würde hatte ich einen Hochspannungstransistor aus einer Energiesparlampe ohne weitere Kühlung dafür vorgesehen. Was ich dann aber angesichts der hohen Spannung am 470uF Kondensator doch mußte. Denn bei 130 Volt sind 10 mA ja schon 1,3Watt also grenzwertig für ohne Kühlung, und es kam ja dann später noch so viel zu den 10mA dazu. Da dieser Hochspannungstransistor obendrein noch eine geringe Stromverstärkung hatte, musste ich den 33Kohm Widerstand verkleinern und dafür einen dicken Widerstand mit größerer Verlustleistung nehmen. Also für den Hochspannungstransistor des Linearreglers muß ein 200V-Darlington für mindestens 10Watt. Da kommen dann so die Wärmequellen zusammen. Die Z-Diode hat dann besser gleich 18Volt. Zu beachten ist, dass der Nadelimpulsgenerator nur dann Impulse liefern darf, wenn die Betriebsspannung am Treiber-IC MCP1407 hoch genug ist, um den Transistor vollständig aufzuschalten (min ca12V),weil sonst die Verlustleistung und Selbsterwärmung in dem IGBT noch erheblich viel größer wird (hat mich den ersten IGBT gekostet).

Da ich meinen Impulsgenerator einstellbar gemacht hatte, waren auch wesentlich schlechtere Tastverhältnisse möglich. Ausserdem hatte ich nicht bedacht, dass auch bei schaltendem Betrieb erhebliche Leistungen freiwerden, da ja die Impulsstöme unter solchen Bedingungen sehr hoch sind, also auch die Restspannungen am IGBT.Das Ding war also auch mit dem größten Kühlblech, das ich in meinem Handapparat unterbringen konnte nicht zufrieden und brannte zweimal durch.

Auf Verdacht habe ich auch noch mit VDR-Widerständen, Inversdiode, Transienten Suppressordioden die Spannung am IGBT auf 1200 Volt begrenzt. Obwohl ich eher nicht denke, dass das Ding an Überspannung gestorben ist.

Ausserdem funktionierte die Sache nicht richtig, denn aufgrund der vielen Energie, die bei 130 Volt in dem Kondensator gespeichert war, gab es jedesmal bei der ersten Zündung erst recht einen großen Knall, da der Kondensator sich entlud. Der Lichtbogen wurde durch die zu hohe Spannung von 130Volt auch ein bischen zu lang und schwer zu steuern. Aber immerhin funktionierte die Zündung mit den 3600-Volt Funken. Des weiteren erwies sich, dass ein Widerstand von 0,1 bis 2,0 Ohm (provisorisch auf ein Stück Holz gewickelter 3-mm-Eisendraht) in der Zuleitung der Schweisselektrode bei niedrigen Strömen zur Stabilisierung des Lichtbogens beitrug, aber aufgrund seiner Induktivität wiederum dem Zündfunken schadete.

Eine Isolierhülle liess sich hervorragend herstellen aus ca 1,5mm dickem Klarsicht-Plastik das sich als Frühbeet- Dach von der Rolle in der Gartenabteilung des Baumarkts kaufen lässt. Das Zeug hatte ich zufällig noch und es erwies sich als hervorragend thermoplastisch formbar wenn man es mit dem Heissluft-Strahler erwärmte. Ich muß dazu sagen, dass ich vor dem Zündfunken gehörigen Respekt habe und ihn lieber nicht an meinem Körper ausprobieren möchte. Ohne Zweifel lassen sich mit einer kleinen Abwandlung des Gerätes enorm lebens-gefährliche Hochspannungen erzeugen. Man bräuchte nur einen zusätzlichen Gleichrichter und einen Mikrowellen-Hochspannungs-Kondensator. Eingangsleistung ist ja mehr als genug dafür. Und schon die 130 Volt Gleichspannung waren ja durchaus im gefährlichen Bereich. Also habe ich gründlich isoliert. Hat aber alles nichts genützt, das Gerät war so nicht brauchbar. Abbildung Handapparat: