Всем доброго времени суток.

Необходим совет по построению DC/DC-преобразователя со следующими параметрами:
1. Входное напряжение +5В
2. Выходное напряжение +5В (0,025А)
3. Гальваническая изоляция между первичкой и вторичкой не менее 100кВ

Самая простая идея, которая пришла в голову:
1. ферритовый стержень около 7см длиной, пропущенный через стеклотекстолитовый (полимерный) кубик с двумя катушками на концах
2. первичка подключена к генератору (меандр амплитудой 5В)
3. вторичка - диод, конденсатор, балластный резистор, ограничительный стабилитрон, линейный стабилизатор.

Есть опыт работы с ШИМом UC3845BD1, но не хотелось усложнять схему и вводить цепи обратной связи.

Интересует, как себя поведёт феррит при таких требованиях на изоляцию? Как лучше выполнить конструктив? Какая требуется толщина пластика между ферритом и катушкой? Есть ли линки на литературу по построению высоковольтных схем?

Сообщение отредактировал Altemir - Aug 28 2008, 21:34

1.Многое зависит от других требований.
2. Если других требований нет (например, изделие лабораторное "на попробовать") то можно делать как угодно, только учтите большую индуктивность рассеяния и низкий кпд. Стеклотекстолит применять не стоит лучше оргстекло, например. Еще лучше залить высоковольтную часть чем нибудь. Можно, например, церезином. Это проще чем компаундом. При отсутствии острых углов и т.п. хватит 10 миллиметров.
Эти рекомендации не применять для промышленных изделий.

Изоляция какого типа? Кратковременная перегрузка? А рабочее напряжение между изолированными частями какое?

Изделие промышленное. Тип изоляции - попадание молнией в объект, от которого отвод в измеритель (отдельную коробку с несколькими каскадами защиты и экраном), который разделён на две изолированные части - ПНЧ и контроллер.
Понятно, что молния - не 100кВ, но требования таковы, поскольку есть всё же защита, а пока оная срабатывает, разряд не должен пройти до контроллера.

Дело не в молнии. От нее изоляцией не защитишься. Какое рабочее напряжение изоляции 1кВ-3кВ (сеть 220В/380В) или что? И как по ТЗ будет/должна проверяться защита на этих 100кВ? Если подачей реальной постоянки 100кВ на любое (даже минимальное) время, то от каких либо поверхностных контактов и изоляторов следует сразу же отказаться. Такую изоляцию обеспечивают разнесением проводников в пространстве и помещением их в специальную изолирующую среду (вакуумированное место, например). Иначе по поверхности феррита/текстолита/пластика и т.п. пробьет на испытаниях с 99,9% вероятностью.

Текстолит гигроскопичен, а феррит довольно хорошо проводит ток.
У меня друзья-физики делали когда-то датчик тока по цепи +220кВ следующим образом: ставили небольшую солнечную батарейку, от которой питался микроконтроллер и АЦП. Светишь на нее с метра настольной лампой - в ответ пару раз в секунду по радио на частоте 433.920 приходит значение тока, которое принимается и поступает в компьютер.

Феррит электропроводен.

Как вариант - применение "безжелезного" трансформатора. Наподобие проксимити карт. Питание происходит "по воздуху", а передача данных шунтированием приемной катушки.

Правда, наведется в катушках от тока молнии, наверное, нехило.

rezident
Мда, замечания неутешительны Заливка полимером лишит ремонтопригодности в случае выхода из строя, а в вакуум не поместить прибор. Изоляция по ТЗ никак проверяться сейчас не будет. Максимальное доступное испытательное сейчас есть 5кВ, ну 27 достану. Прибор должен измерять потенциал на внешней броне/экране многожильного кабеля, на которую может попасть молния. Необходимо защититься от её проникновения в цепь контроллера, если это вообще возможно.

TheMad
О солнечной батарее я думал, но по требованиям необходимо выдавать значение потенциала на кабеле с частотой 300-1000ksps, а по той схемотехнике, что удалось подобрать, получается не менее 60мВт постоянного потребления, доступны же элементы на 0,4мВт.
После всего сказанного насчёт ферритов думаю об использовании автономного источника (батарейки) и пространственного разнесения

maximiz
Как раз с передачей данных проблем нет - буду использовать быстродействующую пару: инфракрасный светодиод - pin-фотодиод, а насчёт питания "по воздуху" тоже думал, но не знаю, какую "мощу" можно развить и какими методами (без использования магнетрона )

Ту же солнечную батарейку, тока светить на неё лазерной указкой. Любимый студенческий трюк

60мВт указкой - весьма сомнительно

Если порядок такой же, то можно и по воздуху.

Собственно говоря, а что мешает сделать трансформатор с развязкой первичка-вторичка в 150- 200 кВ?

Ответ: ни-че-го. Проводки, которыми подключается труба в рентгенкабинете как раз имеют такую прочность изоляции.
Дык, и намотать по два виточка можно. На заземленном ломике.

Как вариант к размышлению, тередача энергии механическим способом, например моторчик - изолированый стержень (и тп) - генератор.

Так его вариант и есть нечто подобное.
Могу сказать, что в конце 80-х реально делались трансформаторы с зазором для передачи нескольких сот Ватт для питания электроники под напряжением до 700 КВ. Правда изоляция была элегазовая и зазор был, относительно, небольшой. Трансформаторы, естественно, были резонансные.



Вакуум это там где действительно необходимо, при том, что он не лучший изолятор.
Только заливка может гарантировать определенное пробивное напряжение, но от молнии вряд ли спасет изоляция на 100КВ.

Солнечные элементы обеспечат вам необходимые параметры. Кроме того обеспечит и электромагнитная волна. Но лучше применить аккумуляторы.

Я тут посчитал - пальчиковая батарейка Duracell дает 2 ампер-часа(2-2,5 ватт-часа.). Взять 6 штук - 12 Вт*часов. 60 мВт будет давать 200 часов. Недели полторы. Пробой по воздуху в худшем случае 10 кВ/см. То есть 100 кВ может дать искру 10 см.
Стержневой транс вполне реален, можно иметь 6 мм катушка-стержень и 10-12 мм между катушками. Можно надеть на стержень подходящую пластмассовую трубку.
Есть еще магнитодиэлектрики, но подозреваю, что на пробой их никто не проверял
Резонанс, ессно, необходим - можно сделать параллельный контур. Килогерц 100. Без заливки нечего и пробовать. Церезин при случае запросто можно выковырять, он похож на воск.

Лазерная указка дает 5 мВт излучения(я мерил при свежих батарейках), при этом жрет 50 мА. У фотодиодоф КПД тоже не очень - 10-20 процентов.

Можно, конечно, поставить галогеновую лампочку ватт на 10, сделать ей нормальную фокусировку и такой себе световод. Из оргстекла.