Ток утечки диода Опции

[Concorde]

Господа, не подскажете ?
Мне необходим Fast-Recovery диод с током утечки макс. 50nA на 350В, температура +85.
Как можно привести ток утечки из datasheet к заданному напряжению (при известном Irr для Vrrm) ?

[DS]

Господа, не подскажете ?
Мне необходим Fast-Recovery диод с током утечки макс. 50nA на 350В, температура +85.
Как можно привести ток утечки из datasheet к заданному напряжению (при известном Irr для Vrrm) ?

Обратный ток растет от напряжения очень медленно, если напряжение превышает несколько вольт. Так что примерно такой же и будет.

[Concorde]

Как вариант я рассматриваю 10 low-leakage диодов, соединенных последовательно (типа BAS116) с балансирующими цепочками. Для уменьшения Trr (используется в обратноходовике) туда же последовательно быстрый высоковольтный. Возможны ли какие-либо грабли ?
Заранее спасибо.

[DS]

Возможны - запросто может быть такое время рассасывания, что теряется смысл от диодов с малой утечкой. Считайте средний ток с учетом времени рассасывания и емкостей. Может оказаться, что проще ферриты диодам на ноги надеть, чем ставить диод с быстрым восстановлением.

[Concorde]

Спасибо за оперативный ответ.
Обратноходовик используется для питания ФЭУ. Стоит задача минимизации тока потребления. Т.к. пульсации могут быть достаточно большими (до 10%), используется большой выходной конденсатор и преобразователь запускается несколько раз в секунду. Больше всего беспокоят потери в статике (утечка диодов, платы). В динамике потери беспокоят меньше, но хотелось бы их также сминимизировать. Рассчитанный заряд восстановления составляет примерно 30nC на один диод+балансирующий конденсатор. С учетом того, что преобразователь включается редко, можно ли считать, что на все периоды накачки, кроме последнего нужно учитывать только заряд восстановления быстрого высоковольтного диода ? А потом, в момент, когда преобразователь выключен, будут восстанавливаться медленные диоды через утечку быстрого. Это так ? Или я что-то упустил ?

[DS]

Спасибо за оперативный ответ.
Обратноходовик используется для питания ФЭУ. Стоит задача минимизации тока потребления. Т.к. пульсации могут быть достаточно большими (до 10%), используется большой выходной конденсатор и преобразователь запускается несколько раз в секунду. Больше всего беспокоят потери в статике (утечка диодов, платы). В динамике потери беспокоят меньше, но хотелось бы их также сминимизировать. Рассчитанный заряд восстановления составляет примерно 30nC на один диод+балансирующий конденсатор. С учетом того, что преобразователь включается редко, можно ли считать, что на все периоды накачки, кроме последнего нужно учитывать только заряд восстановления быстрого высоковольтного диода ? А потом, в момент, когда преобразователь выключен, будут восстанавливаться медленные диоды через утечку быстрого. Это так ? Или я что-то упустил ?

А Вы не думали, что вместо делителя ФЭУ можно собрать умножитель, подключив диноды к конденсаторам умножителя. Поскольку не надо греть делитель, требования сразу падают на столько, что годятся обычные диоды. Умножитель питается не импульсным, а сиусоидальным генератором. При этом хватает 30 ма от 12 Вольт, и весь блок питания умещается на цоколе ФЭУ. Генератор делается на одном транзисторе, транс - диаметром 10 мм.

[Concorde]

Питание - литиевая батарейка (2.7 .. 3.6В). Т.е., придется стабилизировать питание. Плюс все равно трансформатор (или куча каскадов умножения). По размерам получится больше гораздо IMHO.

[DS]

Питание - литиевая батарейка (2.7 .. 3.6В). Т.е., придется стабилизировать питание. Плюс все равно трансформатор (или куча каскадов умножения). По размерам получится больше гораздо IMHO.

Так Вы с литиевой батарейки не запитаете резистивный делитель - он жрет ватты, поскольку почти все ФЭУ требуют тока через него в 1 - 3 ма. Весь преобразователь умещается в цоколе ФЭУ. Стабилизация идет регулировкой смещения базы

Схема чего-то не хочет добавляться.

[DS]

А PNG повисал.

[Concorde]

Ну, это типа ФЭУ. Двухэлектродный. Делитель не нужен.

[DS]

Ну, это типа ФЭУ. Двухэлектродный. Делитель не нужен.

А, это у Вас на МКП. Прибор ночного видения ? В тех, что я расковыривал, стояли либо пьезотрансформаторы, если от литиевой батарейки, либо схемы с умножителем по типу, что я привел, если от бортсети. Видимо, есть сермяжная правда, раз никто сразу не делал преобразователь на 1 - 2 КВ.

[Concorde]

Пьезотрансформатор сложно будет найти, я полагаю. Не подскажете ли Вы, в целом, правильно ли полагаю (в случае с зарядом восстановления) ?

[DS]

Да наверное Вы правильно рассуждаете, но проблемы могут возникнуть до диодов, в трасформаторе. В таких случаях делят вторичную обмотку на несколько, диоды ставят после каждой секции, быстрозапирающимся диодом, конечно можно все это подпереть, но потери за счет обратного тока диодов, скорее всего, будут намного меньше потерь, вызванных паразитной емкостью трансформатора.

[xemul]

Concorde
имхо, решение с умножителем при таком низком напряжении питания более правильное.
Кроме того, это может быть позволит уложиться в требования по току утечки - обратный ток диодов зависит от температуры экпоненциально (если я правильно понял, верхний диапазон 85 С?). Сейчас сходу не нашел апноут от IR по расчету температурных характеристик диодов, но где-то он точно был. Как найду, приаттачу.

[Concorde]

Да наверное Вы правильно рассуждаете, но проблемы могут возникнуть до диодов, в трасформаторе. В таких случаях делят вторичную обмотку на несколько, диоды ставят после каждой секции, быстрозапирающимся диодом, конечно можно все это подпереть, но потери за счет обратного тока диодов, скорее всего, будут намного меньше потерь, вызванных паразитной емкостью трансформатора.

Да, с емкостью трансформатора засада. Впрочем, главное - уменьшить потери в статике. А в динамике, наверное, потери на емкость будут превалировать над потерями в диодах. Впрочем, это зависит от конструкции трансформатора, как Вы правильно заметили, и, в общем, это уже не моя проблема. Даже в таком случае, потери в статике важнее.

Concorde
имхо, решение с умножителем при таком низком напряжении питания более правильное.
Кроме того, это может быть позволит уложиться в требования по току утечки - обратный ток диодов зависит от температуры экпоненциально (если я правильно понял, верхний диапазон 85 С?). Сейчас сходу не нашел апноут от IR по расчету температурных характеристик диодов, но где-то он точно был. Как найду, приаттачу.

Возникает проблема зависимости выходного напряжения от напряжения питания (2.7 .. 3.6В). Если учитывать и это, схема прилично усложнится. По компонентам - это практически одно и тоже. В кач-ве регулятора используется MSP430. Т.к. он нужен в любом случае (обрабатывать сигнал) - выигрыша никакого нет (если я чего-то не упустил).

[DS]

А раздобыть пьезотрансформатор там же, где Вы изделия на МКП берете ? Обычно это все рядом имеется.

[Concorde]

А раздобыть пьезотрансформатор там же, где Вы изделия на МКП берете ? Обычно это все рядом имеется.

У меня стоит задача сделать это без пьезотрансформатора. На нем тоже будет. В любом случае, есть несколько проектов, где это скоро понадобится (счетчик гейгера, и разные другие датчики).

[xemul]

Возникает проблема зависимости выходного напряжения от напряжения питания (2.7 .. 3.6В). Если учитывать и это, схема прилично усложнится. По компонентам - это практически одно и тоже. В кач-ве регулятора используется MSP430. Т.к. он нужен в любом случае (обрабатывать сигнал) - выигрыша никакого нет (если я чего-то не упустил).

Т.е. Вы не предполагаете заводить ОС по напряжению? Тогда ой.
А с ОС контроллер вполне может и поШИМить - перекачка заряда в фильтрующую емкость все равно будет занимать *дцать циклов преобразователя. Т.к. Вам не требуется высокая точность поддержания выходного напряжения, ОС можно завести на вход компаратора, и реализовать программный гистерезис.
На габаритах умножителя проиграете, зато выиграете на простой конструкции транса. И на стоимости, если это актуально.

[Concorde]

Возникает проблема зависимости выходного напряжения от напряжения питания (2.7 .. 3.6В). Если учитывать и это, схема прилично усложнится. По компонентам - это практически одно и тоже. В кач-ве регулятора используется MSP430. Т.к. он нужен в любом случае (обрабатывать сигнал) - выигрыша никакого нет (если я чего-то не упустил).

Т.е. Вы не предполагаете заводить ОС по напряжению? Тогда ой.
А с ОС контроллер вполне может и поШИМить - перекачка заряда в фильтрующую емкость все равно будет занимать *дцать циклов преобразователя. Т.к. Вам не требуется высокая точность поддержания выходного напряжения, ОС можно завести на вход компаратора, и реализовать программный гистерезис.
На габаритах умножителя проиграете, зато выиграете на простой конструкции транса. И на стоимости, если это актуально.

ОС по напряжению будет. Такой вариант мне в голову не приходил, спасибо . Правда, анализ получается сложнее. Если опираться на low-leakage диоды (скажем, BAS116) при Vrm = 75V, то понадобится 5 каскадов для Vin=32,5V * 10 = 325V. По потерям в статике: правильно ли расчитываю, что потери будут равны Ir диода плюс ток утечки через 5 последовательно соединенных конденсаторов ?

[xemul]

ОС по напряжению будет. Такой вариант мне в голову не приходил, спасибо . Правда, анализ получается сложнее.

Ну измерить напряжение, по-моему, не так уж и сложно.
Зная ток потребления ФЭУ, токи утечки, допустимые Umin и Umax и желательный период измерения напряжения, Вы можете рассчитать потребную емкость конденсатора фильтра.
Исходя из емкости конденсатора фильтра Вы можете рассчитать соотношение емкостей конденсаторов умножителя с емкостью конденсатора фильтра, задав необходимое число циклов умножителя для заряда емкости фильтра от Umin до Umax. Или наоборот.
При этом напряжение можно будет измерять не слишком часто.

Если опираться на low-leakage диоды (скажем, BAS116) при Vrm = 75V, то понадобится 5 каскадов для Vin=32,5V * 10 = 325V. По потерям в статике: правильно ли расчитываю, что потери будут равны Ir диода плюс ток утечки через 5 последовательно соединенных конденсаторов ?

имхо, утечка конденсаторов будет существенно меньше утечки диодов (зависит, конечно, от конденсаторов).
В предположении, что напряжения на диодах равны, получается для одного диода Ur=Uin/(кратность умножителя + 2). Это я добавил 1 диод на конденсатор фильтра.
Модели для BAS116 не нашел. С утроителем на BAS45A (5 диодов) при 85 С получился Ir=190 nA, чему я не очень-то верю. Похоже, модель для BAS45A не слишком адекватная.
Сижу и думаю, что проще - провести натурный эксперимент или найти правильную модель?

[Concorde]

Ну измерить напряжение, по-моему, не так уж и сложно.

В целом, нелегко. Страшны токи утечки платы (пришлось ставить резисторы общим сопротивлением 10 ГОм). Придется все заливать компаундом.

Зная ток потребления ФЭУ, токи утечки, допустимые Umin и Umax и желательный период измерения напряжения, Вы можете рассчитать потребную емкость конденсатора фильтра.
Исходя из емкости конденсатора фильтра Вы можете рассчитать соотношение емкостей конденсаторов умножителя с емкостью конденсатора фильтра, задав необходимое число циклов умножителя для заряда емкости фильтра от Umin до Umax. Или наоборот.
При этом напряжение можно будет измерять не слишком часто.

Много неизвестных получается. Керамику ставить опасно, утечки большие. Пленочные - большие по размеру. На данных момент собрал обратноходовик (правда без low-leakage диодов). На выходном конденсаторе 0,1 uF утечка выходит примерно 10В на секунд 10-15.
BTW, не подскажет ли кто-нибудь, как можно не сложно измерить ток потребления ? В статике (порядка микроампер) и в динамике (десятки миллиампер). Т.к. время разряда до след. накачки получается секунд 20-25, не соображу, как это сделать (сглаживающие конденсаторы по питанию не шибко помогают). Собирать измерительную установку лениво. Может есть готовая измерительная головка на микроамперы/миллиамперы для осциллографа ?

В предположении, что напряжения на диодах равны, получается для одного диода Ur=Uin/(кратность умножителя + 2). Это я добавил 1 диод на конденсатор фильтра.
Модели для BAS116 не нашел. С утроителем на BAS45A (5 диодов) при 85 С получился Ir=190 nA, чему я не очень-то верю. Похоже, модель для BAS45A не слишком адекватная.
Сижу и думаю, что проще - провести натурный эксперимент или найти правильную модель?

Общий ток для диодов выходит один. Для Vout = 300V, Vin=3V, приведенный ток утечки (Ir=190nA) по питанию составит 19uA. Основные потери, в общем-то. Для BAS116 Ir=<1nA при 85C (типичный). Но он жутко медленный, надо понижать частоту умножителя. Понизишь - надо увеличивать емкость конденсаторов. У больших конденсаторов (керамика) больше утечка. Замкнутый круг

[xemul]

Ну измерить напряжение, по-моему, не так уж и сложно.

В целом, нелегко. Страшны токи утечки платы (пришлось ставить резисторы общим сопротивлением 10 ГОм). Придется все заливать компаундом.

Вы меня пугаете. Вам тогда придется еще использовать и повторитель на ОУ с соответствующим входным током. Проще включать делитель только на время измерения.
Если устройство не предполагается использовать под водой, имхо, достаточно эффективно уменьшить ток утечки можно будет, используя защитные кольца/полосы на каждой ступени умножителя и покрытие платы подходящим лаком.

Зная ток потребления ФЭУ, токи утечки, допустимые Umin и Umax и желательный период измерения напряжения, Вы можете рассчитать потребную емкость конденсатора фильтра.
Исходя из емкости конденсатора фильтра Вы можете рассчитать соотношение емкостей конденсаторов умножителя с емкостью конденсатора фильтра, задав необходимое число циклов умножителя для заряда емкости фильтра от Umin до Umax. Или наоборот.
При этом напряжение можно будет измерять не слишком часто.

Много неизвестных получается. Керамику ставить опасно, утечки большие. Пленочные - большие по размеру. На данных момент собрал обратноходовик (правда без low-leakage диодов). На выходном конденсаторе 0,1 uF утечка выходит примерно 10В на секунд 10-15.

Увы, пленочные. В выходном фильтре лучше будет смотреться полипропиленовый (см., н-р, EPCOS MKP), а в умножителе достаточно будет обычных полиэстеровых (EPCOS MKT). Пленочных SMD с ходу как-то не нашел.

BTW, не подскажет ли кто-нибудь, как можно не сложно измерить ток потребления ? В статике (порядка микроампер) и в динамике (десятки миллиампер). Т.к. время разряда до след. накачки получается секунд 20-25, не соображу, как это сделать (сглаживающие конденсаторы по питанию не шибко помогают). Собирать измерительную установку лениво. Может есть готовая измерительная головка на микроамперы/миллиамперы для осциллографа ?

Дык на резисторе по земле. Или я чего-то не понимаю?

В предположении, что напряжения на диодах равны, получается для одного диода Ur=Uin/(кратность умножителя + 2). Это я добавил 1 диод на конденсатор фильтра.
Модели для BAS116 не нашел. С утроителем на BAS45A (5 диодов) при 85 С получился Ir=190 nA, чему я не очень-то верю. Похоже, модель для BAS45A не слишком адекватная.
Сижу и думаю, что проще - провести натурный эксперимент или найти правильную модель?

Общий ток для диодов выходит один. Для Vout = 300V, Vin=3V, приведенный ток утечки (Ir=190nA) по питанию составит 19uA. Основные потери, в общем-то. Для BAS116 Ir=<1nA при 85C (типичный). Но он жутко медленный, надо понижать частоту умножителя. Понизишь - надо увеличивать емкость конденсаторов. У больших конденсаторов (керамика) больше утечка. Замкнутый круг

Опять же не понял.
Характеристики у BAS116 лучше, чем у BAS45. При 85 С и Vr=75 V Ir<0.6 nA. Т.к. для BAS116 RMS Reverse Voltage = 60 V, придется делать умножитель на 4 (6 диодов). Соответственно, на диоде Vr получается 55 V. При этом можно использовать конденсаторы на 63 V.
Частоту я бы по любому ограничил на 20-30 кГц. И использовал бы (квази)резонансный ПНН (преобразователь с переключением при нулевом напряжении).
А емкости в умножителе в таком случае придется считать из требуемого времени/числа циклов заряда выходного фильтра от Vmin до Vmax.

[Concorde]

Вы меня пугаете. Вам тогда придется еще использовать и повторитель на ОУ с соответствующим входным током. Проще включать делитель только на время измерения.
Если устройство не предполагается использовать под водой, имхо, достаточно эффективно уменьшить ток утечки можно будет, используя защитные кольца/полосы на каждой ступени умножителя и покрытие платы подходящим лаком.

А включать его чем ? И как ? Если воткнуть ключ снизу (проще включать) - возникает вопрос утечки через ключ. Плюс, все равно надо снимать напряжение с делителя и в момент когда он выключен, там будет потенциал Vout. Плюс высоковольтный транзистор (большой размер). Проще вотнкуть любой дешевый операционник с малым потреблением с FET-входом. Ток смещения в 100pA (макс по температуре) вносит не шибко большую ошибку.

Увы, пленочные. В выходном фильтре лучше будет смотреться полипропиленовый (см., н-р, EPCOS MKP).

Примерно такой и поставил.

Дык на резисторе по земле. Или я чего-то не понимаю?

Или большой резистор придется ставить (большое падение при большом потреблении) или мерять микровольты (скажем, при резисторе 1Ом). Склоняюсь к последнему варианту, но ломает собирать усилитель к нему. Вдобавок, тогда уже мерять верхнее плечо питания, что бы можно было параллельно на осциллографе смотреть другие процессы (относительно земли). Вот и интересно, может уже есть готовый девайс для этого ?

Опять же не понял.
Характеристики у BAS116 лучше, чем у BAS45. При 85 С и Vr=75 V Ir<0.6 nA. Т.к. для BAS116 RMS Reverse Voltage = 60 V, придется делать умножитель на 4 (6 диодов). Соответственно, на диоде Vr получается 55 V. При этом можно использовать конденсаторы на 63 V.
Частоту я бы по любому ограничил на 20-30 кГц. И использовал бы (квази)резонансный ПНН (преобразователь с переключением при нулевом напряжении).
А емкости в умножителе в таком случае придется считать из требуемого времени/числа циклов заряда выходного фильтра от Vmin до Vmax.

У BAS116 куча энергии будет уходить на заряд восстановления. Вот я к чему. Медленный он очень.

[xemul]

Вы меня пугаете. Вам тогда придется еще использовать и повторитель на ОУ с соответствующим входным током. Проще включать делитель только на время измерения.
Если устройство не предполагается использовать под водой, имхо, достаточно эффективно уменьшить ток утечки можно будет, используя защитные кольца/полосы на каждой ступени умножителя и покрытие платы подходящим лаком.

А включать его чем ? И как ? Если воткнуть ключ снизу (проще включать) - возникает вопрос утечки через ключ. Плюс, все равно надо снимать напряжение с делителя и в момент когда он выключен, там будет потенциал Vout. Плюс высоковольтный транзистор (большой размер).

Мдя... С утечкой транзисторов действительно беда. Приводится, конечно, максимальное значение, но уж очень оно максимально.

Проще вотнкуть любой дешевый операционник с малым потреблением с FET-входом. Ток смещения в 100pA (макс по температуре) вносит не шибко большую ошибку.

Только через делитель придется гнать на порядок больший ток.

Дык на резисторе по земле. Или я чего-то не понимаю?

Или большой резистор придется ставить (большое падение при большом потреблении) или мерять микровольты (скажем, при резисторе 1Ом). Склоняюсь к последнему варианту, но ломает собирать усилитель к нему. Вдобавок, тогда уже мерять верхнее плечо питания, что бы можно было параллельно на осциллографе смотреть другие процессы (относительно земли). Вот и интересно, может уже есть готовый девайс для этого ?

Поставить два резистора параллельно, меньший по номиналу подключать ключом с управлением от контроллера когда поднимается потребление.

Опять же не понял.
Характеристики у BAS116 лучше, чем у BAS45. При 85 С и Vr=75 V Ir<0.6 nA. Т.к. для BAS116 RMS Reverse Voltage = 60 V, придется делать умножитель на 4 (6 диодов). Соответственно, на диоде Vr получается 55 V. При этом можно использовать конденсаторы на 63 V.
Частоту я бы по любому ограничил на 20-30 кГц. И использовал бы (квази)резонансный ПНН (преобразователь с переключением при нулевом напряжении).
А емкости в умножителе в таком случае придется считать из требуемого времени/числа циклов заряда выходного фильтра от Vmin до Vmax.

У BAS116 куча энергии будет уходить на заряд восстановления. Вот я к чему. Медленный он очень.

Да вроде бы не так все страшно. При If=10 мА заряд переключения одного диода составит max 3 нКл. А в умножителе, если полуцикл заряда конденсаторов завершен, диоды будут закрываться от If=0.

[Concorde]

Мдя... С утечкой транзисторов действительно беда. Приводится, конечно, максимальное значение, но уж очень оно максимально.
Только через делитель придется гнать на порядок больший ток.

На два порядка. 10nA (для ошибки 1%), сравнимо с токами утечки диодов/конденсатора. Немного, в целом.

Поставить два резистора параллельно, меньший по номиналу подключать ключом с управлением от контроллера когда поднимается потребление.

Резюме - готового нет.. Жаль. Придется городить самому. Беда в том, что стоит конвертор в pulse-skipping mode, не поймешь, когда он надумает включиться.

Да вроде бы не так все страшно. При If=10 мА заряд переключения одного диода составит max 3 нКл. А в умножителе, если полуцикл заряда конденсаторов завершен, диоды будут закрываться от If=0.

Ну, не знаю. По моим расчетам, получается 15nC заряд восстановления. Закрывать диоды в любом случае нужно. В целом, закрытие 6 диодов эквивалентно разряду конденсатора с Vout емкостью 300pF. За цикл. Выходит, достаточно большие(и по размеру) конденсаторы умножителя придется ставить.

[xemul]

Да вроде бы не так все страшно. При If=10 мА заряд переключения одного диода составит max 3 нКл. А в умножителе, если полуцикл заряда конденсаторов завершен, диоды будут закрываться от If=0.

Ну, не знаю. По моим расчетам, получается 15nC заряд восстановления. Закрывать диоды в любом случае нужно. В целом, закрытие 6 диодов эквивалентно разряду конденсатора с Vout емкостью 300pF. За цикл. Выходит, достаточно большие(и по размеру) конденсаторы умножителя придется ставить.

Закрывать диоды нужно, вопрос только от какого прямого тока? Я имел в виду, что если к моменту подачи на диоды обратного напряжения прямой ток через них не течет (конденсаторы уже зарядились в этом полуцикле по самое нехочу, то потери на восстановление диодов будут минимальны.