Jump to content

    

Генерация короткого высоковольтного импульса

Добрый день!

Поставили задачку сгенерить импульс амплитудой 2-3 кВ, длительностью 5 мкс и фронтом короче 1 мкс. Нагрузка - пьезокристалл емкостью 10 пФ. Быстродействие - десятки импульсов в секунду.

До этого приходилось делать только ВВ источники постоянного тока, 3кВ без проблем, но как сделать фронт? Подскажите, что изучать, что читать по такой теме? Гуглятся только всякие здоровенные тиристорные схемы конца прошлого века.

Первая мысль - делать обратноходовой транс, наподобие строчника.

Вторая мысль - делать что-то типа мопедного CDI-зажигания. (заряжать в емкость вольт 600-700 и резко тиристором коммутировать на первичку)

Какой подход правильный?

Ну и вопрос в догонку - чем эту всю радость мерить? Пробник 1:1000 купить не получится, придется что-то колхозить. Благо точности особой от этой конструкции не требуется.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Посмотрите схемы умножителей на лавинном пробое транзисторов, делал для Электрооптических затворов.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 часов назад, -= Александр =- сказал:

длительностью 5 мкс и фронтом короче 1 мкс

Неозвученный спад, очевидно, требуется такой же, поэтому трёхуровневый (отключаемый, например, пуш-пул) усилитель на трансформаторе.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Погуглите. На самом деле можно найти кучу всего, начиная с мануалов для старых пульсеров DEI, где приведена еще и схема, заканчивая довольно новыми статьями. Например:

https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.3606447?Type=ALERT&journalCode=rsi

Цитата

"A scalable square high voltage pulse generator, which has the properties of fast rise time, fast fall time, powerful driving capability, and long lifetime, is presented in this paper by utilizing solid state circuitry. A totem-pole topology is designed to supply a powerful driving capability for the electro-optic (EO) crystal which is of capacitive load. Power MOSFETs are configured in series to sustain high voltage, and proper driving circuits are introduced for the specific MOSFETs configurations. A 3000 V pulse generator with ∼49.04 ns rise time and ∼10.40 ns fall time of the output waveform is presented. "

Вот еще:

https://ieeexplore.ieee.org/document/4286531

 

11 часов назад, -= Александр =- сказал:

чем эту всю радость мерить? Пробник 1:1000 купить не получится, придется что-то колхозить. Благо точности особой от этой конструкции не требуется.

Ну так заколхозьте делитель 1:1000. Например как-то так:

hv.png

Edited by Pengozoid

Share this post


Link to post
Share on other sites

Про мощность ничего не сказали... Посмотрите схемотехнику модуляторов для РЛС, тас задача очень похожая. Классический вариант- ключ+трансформатор повышающий, но много тонкостей и в схемотехнике, и в изготовлении тр-ра. Если нужно "разовое" изделие, то посмотрел бы готовое решение- приобрести модулятор от маломощной нравигационной рлс

Share this post


Link to post
Share on other sites
36 минут назад, sanya221 сказал:

Про мощность ничего не сказали

Заряжать 10 пФ до 3 кВ за 1 мкс. И так десятки раз в секунду.

37 минут назад, sanya221 сказал:

Если нужно "разовое" изделие, то посмотрел бы готовое решение

А почему не купить тогда уж не непонятно какой модулятор от РЛС (они вообще отдельно от РЛС продаются?), а именно высоковольтный пуш-пул переключатель? Behlke делают, например.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Изделие будет не разовое, если все получится. Так что готовые переключатели дорого и жирно, а куски РЛС вообще не вариант. Но схемы их погляжу.

Вообще всякие варианты с каскодными схемами и переключением по горячей стороне я стараюсь не рассматривать. Как-то очень ненадежно все это выглядит.

 

Про измеритель - делитель на резисторах есть, даже довольно точный. Но он не скомпенсирован и 1 мкс фронт через него не посмотреть. В общем уже нашел как народ делает компенсированный:

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вышепредложенный трансформаторный усилитель даёт возможность контролировать выходное напряжение на низковольтной стороне:

 

bad-259.thumb.gif.eafdb56db0a0e4f4657db58ed568a253.gif

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, -= Александр =- said:

Вообще всякие варианты с каскодными схемами и переключением по горячей стороне я стараюсь не рассматривать. Как-то очень ненадежно все это выглядит.

т.е. вы считаете, что использовать компонент по прямому назначению - ненадёжно?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как-то попалась статья по теме. В основном, как уже сказано, народ копает в области драйверов для ячеек Поккельса. Хочется фронтов и частоты поболее. Резюме было такое: если нужны хорошие фронты (там правда о наносекундах речь) и красивые импульсы, ставьте источник высокого, ключи на высокой стороне (последовательно с нагрузкой и параллельно, т.е. totem-pole) и всё получится. Как уж вы ключи сделаете, ваша проблема. Хотите дёшево, фронты похуже, звон - трансформатор.

При ваших условиях самое "простое" решение - маломощный DC источник на 3кВ и пара ключей на чём-нибудь вроде IXTF1N450. Дорого, да. И насколько у вас доставабельно, не знаю. Хотя как посмотреть насчёт дорого...

Пример:

http://www.photonicsonline.com/doc/omnipulse-technology-introduces-3kv-pockels-0001

Share this post


Link to post
Share on other sites

Как уже сказали, народ в основном строит подобное для ячеек Поккельса. Там они чаще всего таки хотят фронты получше - наносекундные.  В итоге расклад такой. Если хотите быстрых фронтов и красивых импульсов, ставьте пару ключей на вторичной стороне  (зарядный и разрядный). Не хотите каскодов и лавин - не надо по нынешним временам. Можно поставить пару IXTF1N450 . Дорого, "просто" и красиво. Хотя как посмотреть дорого...

Пример:

http://www.photonicsonline.com/doc/omnipulse-technology-introduces-3kv-pockels-0001

Ну если не хотите, тогда трансформатор. 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 4/17/2019 at 9:56 PM, borodach said:

т.е. вы считаете, что использовать компонент по прямому назначению - ненадёжно?

Я не про готовый пушпулл (он просто слишком большой и дорогой), а про самопальный каскод или тиристоры. Да и один фиг высокое надо откуда-то взять, чтоб коммутировать. Хочется сразу выработать его нужной формы с минимумом дорогих деталей.

On 4/17/2019 at 9:52 PM, Plain said:

Вышепредложенный трансформаторный усилитель даёт возможность контролировать выходное напряжение на низковольтной стороне:

Выглядит красиво! Попробую смакетировать. Единственное боюсь с обратной связью придется колдовать... Есть какой-нить пример, работающий в железе?

 

IXTF1N450 конечно выглядят заманчиво, но как и в первом пункте, высокое напряжение тоже надо как-то получить. Вроде ключики не супер дорогие, но еще источник надо посчитать во что выйдет. Предложу вариант начальству, может прокатит)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, -= Александр =- said:

но как и в первом пункте, высокое напряжение тоже надо как-то получить.

Ну так вам придётся по-любому высоковольтный трансформатор делать (если не покупать до кучи и ВВ модуль от EMCO, мощность мизерная). Только в одном случае он будет "какой получится", исходя из имеющихся сердечников\бобин. А во втором придётся биться за малые индуктивность рассеяния и емкости обмоток. Потому как фронт лучше, чем задает резонанс вышеперечисленного и емкости нагрузки не сделать. Хуже можно. Боюсь, что приведённый Plain для примера коэффициент связи 0,999 (Llk\Lm примерно 0,2%) для ВВ трансформатора получить будет вряд ли возможно. Но порядок хуже да, можно побороться.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 hours ago, Yuri7751 said:

Ну так вам придётся по-любому высоковольтный трансформатор делать (если не покупать до кучи и ВВ модуль от EMCO, мощность мизерная). 

Давно для этих дел присматриваю готовые высоковольтные трансформаторы от подсветки мониторов. Все руки не доходят помакетировать...

Делал генератор Маркса на 5 ступенях 600В тиристоров. В качестве стартера лавинный транзистор. Очень так прилично получилось..

Share this post


Link to post
Share on other sites
28 minutes ago, Stas said:

Давно для этих дел присматриваю готовые высоковольтные трансформаторы от подсветки мониторов. Все руки не доходят помакетировать...

Очень удобные трансформаторы. Делал я на них всякие преобразователи. Мелкие дают 2-6 Вт, но есть и "монстры" на 10-20Вт. Их родной режим - генератор Роера, далее я ставил умножитель и обратную связь. Управлял полевиком в питании когда надо гладко или ШИМом когда пофиг. 

Одна беда - вымирают они уже. Лет 10 на них всякая серийная продукция у нас шла, а последний год уже стало проблемно купить, постоянно скачем с одной модели на другую, все снимаются с производства. Ну и все они держат по изоляции не больше 1500В, так что для этой задачи не подходят.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now