Schaltungsnachbau PEI Zündung

Das Bild zeigt eine Transistor-Zündschaltung, die eine herkömmliche Zündanlage mit Unterbrecherkontakt und Kondensator ersetzen soll. Ihre Vermutung, dass die originale Zündspule eine integrierte Elektronik hat (PEI - Pointless Electronic Ignition), ist plausibel, da die gezeigte Schaltung genau diese Funktion erfüllt.

Analyse der Schaltung und ihrer Funktion

Die Schaltung im ersten Bild () ist eine induktive Entladung (induktive Zündanlage). Sie ist so konzipiert, dass ein Transistor das primäre Magnetfeld in der Zündspule aufbaut und abrupt abschaltet, um einen Hochspannungsimpuls in der Sekundärwicklung zu induzieren.

• Zündspule (IGN Coil): Die Zündspule ist eine Art Transformator. Die Primärwicklung (P) hat eine geringe Windungszahl und dient zum Aufbau des Magnetfelds. Die Sekundärwicklung (S) hat eine sehr hohe Windungszahl, um die Zündspannung zu erzeugen.
• Transistoren (Q1 und Q2): Die Schaltung verwendet zwei Transistoren in einer Darlington-Konfiguration (Q1, 2SD1071 und Q2, BC337). Ein Darlington-Transistor ist effektiv zwei Bipolar-Transistoren, die so miteinander verbunden sind, dass die Stromverstärkung des ersten Transistors (Q2) die Basis des zweiten Transistors (Q1) ansteuert. Dies ermöglicht eine extrem hohe Stromverstärkung, was notwendig ist, um den hohen Strom durch die Primärwicklung der Zündspule zu schalten. Q1 (2SD1071) ist der Hauptschalttransistor, der den Primärstrom der Zündspule steuert. Q2 (BC337) dient als Vorstufe, um den Darlington-Transistor Q1 anzusteuern.
• Widerstände (R1, R2, R3) und Kondensator (C1):
  • R2 (1.5kΩ) und R3 (470Ω) bilden einen Spannungsteiler, der die Steuerspannung für Q2 bereitstellt.
  • R1 (1.5kΩ) dient als Pulldown-Widerstand für die Basis von Q1.
  • C1 (0.47μF) glättet die Steuerspannung und verzögert das Ein- und Ausschalten, um ein stabileres Signal zu gewährleisten und Störungen zu unterdrücken.
• Z-Diode: Die Z-Diode (15KE200A/1N6303A) dient als Schutzdiode (auch als Crowbar-Schaltung oder Überspannungsschutz bezeichnet). Wenn der Transistor Q1 den Primärstrom abschaltet, kollabiert das Magnetfeld in der Zündspule sehr schnell. Dies erzeugt eine hohe Induktionsspannung in der Primärwicklung. Die Z-Diode leitet diese Überspannung ab und schützt so den Darlington-Transistor (Q1) vor Zerstörung. Sie begrenzt die maximale Spannung am Kollektor des Transistors. Die Bezeichnung 15KE200A deutet auf eine Transil-Diode (TVS - Transient Voltage Suppressor) hin, die speziell für den Schutz vor kurzzeitigen Überspannungsimpulsen entwickelt wurde.

Designvorschlag mit modernen Bauteilen

Für einen Nachbau der Schaltung können Sie modernere und leichter erhältliche Bauteile verwenden. Die Grundstruktur der Darlington-Schaltung mit Schutzdiode bleibt dabei erhalten.

Empfohlene Bauteile:

1. Leistungsschalttransistor (Q1): Ein Kfz-Darlington-Transistor ist hier die ideale Wahl, da er speziell für hohe Ströme und Spannungen im Kfz-Bereich ausgelegt ist.
   • Vorschlag: Ein BJT Darlington-Transistor wie der BU941P oder BU931P. Diese Transistoren sind für den Einsatz in Zündanlagen konzipiert, haben eine hohe Kollektor-Emitter-Spannungsfestigkeit (V_CEO) von über 400V und können hohe Ströme (I_C) von 10A oder mehr schalten.
2. Treiber-Transistor (Q2): Ein Standard-NPN-Kleinsignaltransistor.
   • Vorschlag: Ein BC547 oder 2N2222A. Diese sind weit verbreitet und gut geeignet, um die Basis des Leistungstransistors anzusteuern.
3. Schutzdiode (Z-Diode): Eine TVS-Diode ist die beste Wahl, um den Transistor zu schützen.
   • Vorschlag: Eine TVS-Diode mit einer Durchbruchspannung (Breakdown Voltage), die über der maximalen Primärspannung (ca. 60V) und unter der maximalen Kollektor-Emitter-Spannung (V_CEO) des Leistungstransistors liegt. Eine Diode mit einer Durchbruchspannung von ca. 100V bis 150V ist eine gute Wahl. Beispielsweise eine SMBJ120A oder ähnliches. Diese Dioden können sehr hohe Impulsleistungen absorbieren.
4. Widerstände (R1, R2, R3): Standard-Widerstände (0.25W oder 0.5W) sind ausreichend. Die Werte können wie im Original bleiben: R1 und R2 = 1.5 kΩ, R3 = 470 Ω.
5. Kondensator (C1): Ein Folienkondensator mit einem Wert von 0.47 μF und einer Spannungsfestigkeit, die über der maximalen Betriebsspannung liegt (z.B. 100V).