DC-DC с малой проходной емкостью Опции

[asdf]

Коллеги! Есть проблема. Для одного прибора нужен нестабилизированный
DC-DC преобразователь с проходной (между входом и выходом ) емкостью менее 1pF. ТТТ следующие:напряжение вх., вых. 12...15В, мощность 1-2 Вт, кпд > 30%, объем < 10куб.см., частота преобразования -нет ограничений.
Измерил проходные емкости доступных мне готовых преобразователей нескольких фирм - ниже 50 пик. нет ни у кого.
Напрашиваются 3 возможных варианта:
- трансформатор на 2-х сердечниках с токовой связью;
- пьезотрансформатор;
- фотопреобразователь;
Есль у кого была подобная проблема - буду благодарен за подсказку.

[proxi]

Может у этих блоков 50 пф можно компенсировать противоположной реактивностью ,если реч идет об узкой полосе частот.

[asdf]

Полоса рабочих частот 0.1...100 Гц.

[rod]

Извиняюсь за любопытство. Если не секрет, что это за устройство? И чем вызвано такое ограничение?

[Lonesome Wolf]

Коллеги! Есть проблема. Для одного прибора нужен  нестабилизированный
DC-DC преобразователь с проходной (между входом и выходом ) емкостью менее 1pF. ТТТ следующие:напряжение вх., вых. 12...15В, мощность 1-2 Вт, кпд > 30%, объем < 10куб.см., частота преобразования -нет ограничений.
Измерил проходные емкости доступных мне готовых преобразователей нескольких фирм - ниже 50 пик. нет ни у кого.
Напрашиваются 3 возможных варианта:
- трансформатор на 2-х сердечниках с токовой связью;
- пьезотрансформатор;
- фотопреобразователь;
Есль у кого была подобная проблема - буду благодарен за подсказку.

Была у меня проблемка несколько лет назад - организовать питание накала ЛОВ в синтезаторе 2-х миллиметрового диапазона. А накал под 3 кВ висит, да еще и свипирование. Сделали сначала обычный преобразователь - оказалось - в выходном спектре паразитки - и не от пульсаций - а от пролаза коммутационной помехи через емкость трансформатора. Пришлось ставить трансформатор с объемным витком - получилось.
С моей точки зрения - трансформатор с объемным витком - это самое эффективное решение.

[asdf]

Извиняюсь за любопытство. Если не секрет, что это за устройство? И чем вызвано такое ограничение?

Это геофизическая аппаратура с входным сопротивлением 10^10-11Ом.
Питание и информация по одному кабелю. С информацией проще - опторазвязка, а по питанию на 10 Гц и 10 pF емкостное сопротивление
сопоставимо со входным - датчики мешают друг другу, их наличие на одном кабеле -принципиальная необходимость.

[Old Nick]

Коллеги! Есть проблема. Для одного прибора нужен  нестабилизированный
DC-DC преобразователь с проходной (между входом и выходом ) емкостью менее 1pF. ТТТ следующие:напряжение вх., вых. 12...15В, мощность 1-2 Вт, кпд > 30%, объем < 10куб.см., частота преобразования -нет ограничений.
Измерил проходные емкости доступных мне готовых преобразователей нескольких фирм - ниже 50 пик. нет ни у кого.
Напрашиваются 3 возможных варианта:
- трансформатор на 2-х сердечниках с токовой связью;
- пьезотрансформатор;
- фотопреобразователь;
Есль у кого была подобная проблема - буду благодарен за подсказку.

Могу предложить еще один вариант, но из условий неясно, подойдет ли он. Я боролся с подобной проблемой с помощью переключаемого конденсатора, синхронизируя моменты измерения с циклами заряд/разряд. Разумеется, небходимо по три ключа, в плече. Третий ключ "заземляет" точку соединения двух других на время измерения.

[asdf]

Вариант с ключем я рассматривал. Но дело в том, что я не нашел ключ одновременно с высоким сопротивлением в закрытом состоянии ~10^12
и малой проходной емкостью - лучшие, например ADG61x, имеют ~5pF, на 2x проводах уже 10.

[Old Nick]

Вариант с ключем я рассматривал. Но дело в том, что я не нашел ключ одновременно с высоким сопротивлением в закрытом состоянии ~10^12
и малой проходной емкостью - лучшие, например ADG61x, имеют ~5pF, на 2x проводах уже 10.

Если я правильно понял, нет возможности в альтернативу проходной емкости иметь относительно большую емкость/контакт с некоторой "землей" и т.п..
Это очень неприятно. Остается оптический путь, только КПД не вытанцовывается.

[Lonesome Wolf]

Генератор ВЧ (СВЧ) -> линия передачи -> детектор. Взаимная емкость концов линии передачи может быть сделана достаточно малой. Габариты всего устройства - тоже. Попутный вопрос - 1-2 Вт для signal conditioner выглядят многовато.

[asdf]

[quote=Lonesome Wolf,Jun 13 2005, 12:03]
Генератор ВЧ (СВЧ) -> линия передачи -> детектор.  Взаимная емкость концов линии передачи может быть сделана достаточно малой. Габариты всего устройства - тоже.

[/quote]

Действительно хорошая идея. Как-то сразу не пришло в голову - необязательно связывать два сердечника объемным витком - можно связать потоком два резонансных контура и за счет приличных зазоров и материалов малой проницаемостью получить необходимый результат. И необязательно на СВЧ - можно и на мегагерце. Тем более, что лет 10 назад участвовал в одной работе - на 100 кГц-ах таким образом передавали больше 100Вт на растояние  несколько десятков см. 

[/quote]
Попутный вопрос - 1-2 Вт для signal conditioner выглядят многовато.

Помимо усилителей в состав датчика входят фильтры, МК с 24-разрядным АЦП,
канал SPI c опторазвязкой итд.
Если не ответил - то поясните пожалуйста вопрос.

[rod]

Извиняюсь за любопытство. Если не секрет, что это за устройство? И чем вызвано такое ограничение?

Это геофизическая аппаратура с входным сопротивлением 10^10-11Ом.Питание и информация по одному кабелю. С информацией проще - опторазвязка, а по питанию на 10 Гц и 10 pF емкостное сопротивление сопоставимо со входным - датчики мешают друг другу, их наличие на одном кабеле -принципиальная необходимость.

А можете пояснить путь прохождения помехи? Кабель питания-датчик-окружающая среда... Почему нельзя экранировать датчик и пустить помеху "мимо" датчика?

[Dmitron]

Не повезло тебе... Проходная ёмкость почти любого транса >3 пФ (на этой магической величине останавливался мой измеритель ELC131D) хоть на секционированном, хоть на кольце с разнесёнными обмотками, хоть на БОЛЬШОМ кольце с разнесёнными обмотками... если считать измеритель исправным(сомневаться не приходится), то обьяснить это явление не могу. ещё ёмкость платы этак 3 пФ... Короче легче купить много батареек. другой вариант - уменьшить помехи: берёшь передатчик 1-ого радиолюбительского диапазона 136(или 169- не помню)кГц и вдуваешь через транс в выпрямитель. и получаешь минимум помех.

[asdf]

[quote=rod,Jun 13 2005, 16:21]
[/quote]А можете пояснить путь прохождения помехи? Кабель питания-датчик-окружающая среда... Почему нельзя экранировать датчик и пустить помеху "мимо" датчика?

[/quote]

Этот прибор предназначен для электроразведки - вкратце поясню: два разнесенных электрода втыкаем в землю, подключаем кабелем к измерителю, невдалеке втыкаем еще два электрода подключенных к источнику переменного тока. Далеее меряем напряжение на первой паре электродов незабывая при этом менять их взаимное положение на поверхности, разнос между элекродами итд в зависимости от конкретой потребности. Проведя неоходимое количество замеров можно строить разрезы и сечения по глубине
и находить всякие аномалии проводимости. В этой схеме можно выделить измерительный контур (два электрода соединенных проводом и землей) и
линию связи -кабели. От наводок на измерительный контур частично избавляются используя всякие синхронные выпрямители, фильтры...
А вот в связи с чем возник вопрос - это попытка уйти от влияния кабелей т.к.
при определенной чуствительности даже простая распределенная емкость
кабеля на землю будет мешать ...
В связи с этой небольшой дисскусией у меня сложилось такое мнение подтвержденное предварительными расчетами:
Снижение проходной емкости можно реализовать как трансформатором с объемным витком , так в трансформаторе со связью эм. потоком.
При прочих равных условиях второй вариант предпочтительней- т.к. в нем можно использовать сердечник типа Б и мотать обмотку на каркас, а с первом случае мотать прийдется на кольца- что менее технологично (хоть витков всего десяток- другой). Кроме того во втором варианте индуктивности рассеяния из-за неполной связи можно включить в резонансные реактивности и за счет этого улучшить кпд. И еще, если генератор сделать на последовательном резонансе, а детектор на паралельном - то изменяя емкость на приемном контуре можно стабилизировать выходное напряжение. Первоначально стабилизацию предполагалось сделать отдельным блоком.
Я благодарен всем кто помог мне советами и идеями.
В ближайшее время попытаюсь реализовать вышесказанное в макетах, если получится что-то путное - сообщу.

[/quote]
Короче легче купить много батареек.
[/quote]
Идею с батарейками, а точнее с накопителями с переключением на реле буду иметь ввиду на случай полного облома со всеим другими вариантами.

[rod]

Тут вот такая бредовая идея. Пока не знаю как сделать, но фактически надо стабилизировать напряжение на паразитной емкости, сводя т.о. емкостную составляющую к минимуму, в пределе уменьшая её до нуля. Например, установив экран вход-выход, подавать на него необходимое напряжение. Частоты низкие. Застабилизировать можно точно. Вопрос в необходимой амплитуде. Источник, может быть и высоковольтный, но маломощный (100 Гц, 100пФ- с запасом, 16МОм).

[Lonesome Wolf]

Идею с батарейками, а точнее с накопителями с переключением на реле буду иметь ввиду на случай полного облома со всеим другими вариантами.

Было дело - в магнитоакустическом толщиномере выключал на время измерения все преобразователи - работал только на конденсаторах - получалось...

[Alexey_N]

Коллеги! Есть проблема. Для одного прибора нужен  нестабилизированный
DC-DC преобразователь с проходной (между входом и выходом ) емкостью менее 1pF. ... мощность 1-2 Вт, кпд > 30%, объем < 10куб.см.,
...
- трансформатор на 2-х сердечниках с токовой связью;
- пьезотрансформатор;
- фотопреобразователь;

На мой взгляд трансформатор во всех ипостасях не прокатит ни на какой частоте. То есть на НЧ - не получить низкую прох. емкость, а на ВЧ будут в рабочей полосе помехи от того, что этот ВЧ продетектируется где ни попадя.
Пьезец - экзотика. Кстати, у них же бешенный епсилон, так что насчет емкости тоже всё очень под вопросом.
Фотопреобразователь - низкие мощности и малый КПД (и непонятно какое время жизни).
Так что правильным решением ИМХО является аккумулятор. Лучше съёмный, чем переключаемый (у реле тоже большие емкости).

[Dmitron]

To Alexey_N: не пугай человека, на ВЧ преобразователе тоже можно приемлимые помехи получить. Правда приходится собирать квазирезонансный квазипередатчик.

Кстати, на частоте этак 100 кГц какие требования к синфазной и противофазной помехам на выходе источника питания?

И вообще, кто как меряет синфазную и противофазную помеху на выходе ИБП? Я обычно втыкаю осциллограф тектроникс на выход ИБП и смотрю помехи на выходе, потом центральную жилку осциллографа соединяю с землёй осциллографа и соединяю всё это с "землёй" ИБП - так оцениваю синфазную. противофазную можно приблизительно найти если вычесть из результатов первого наблюдения результаты второго. А ещё можно поставить осциллограф в режим вычитания и соединить один канал с "+", другой с "-". А вообще все перечисленные методы - лажа. В ГОСТе написано : втыкни осциллограф на выход блока питания и посмотри. Зато они помогают оценить, насколько поганый ИБП получился.

[Alexey_N]

To Alexey_N: не пугай человека, на ВЧ преобразователе тоже можно приемлимые помехи получить. Правда приходится собирать квазирезонансный квазипередатчик.

Я имел в виду отнюдь не помехи по цепям питания (синфазные, противофазные и т.д.). При наличии ВЧ или СВЧ (что угодно больше примерно 30 МГц), эта радость начинает излучаться всюду, а не только туда, куда мы хотим, ну и приниматься тоже. Например входными низкочастотными цепями, которые её тут же с удовольствием и продетектируют.

[Dmitron]

чувствительность СВЧ детекторных диодов Д603 - 8 А/ Вт, прямое сопротивление - 0,5 кОм. Напряжение находим по закону Ома - что тут не понятного? Но меня оно никогда не волновало(1Вт в диод засунуть не так просто), особенно если работать на переменке. Реально продетектированные продукты исчисляются десятками микровольт(не более), я на таких уровнях сигналов постоянку не меряю.

[asdf]

Кстати, на частоте этак 100 кГц какие требования к синфазной и противофазной помехам на выходе источника питания?

Частоты ниже 100Гц подавляются Дб на 60 фильтром плюс синхронное накопление 1000 и более периодов, так что практически ничего не остается.
Проблема только в низкочастотной области и только для пары датчиков, а не одиночного. Т.е. помеха идет не от самого источника питания, а внешняя проходит в тракт измерения через проходную емкость источника.

[Dmitron]

На частоте 100 кГц какие требования к синфазным и противофазным помехам? сколько миливольт действующего и сколько пикового тебе иметь нужно? и где у тебя низкочастотная область начинается? может тебе можно тарахтеть флайбеком, а на время измерения его отрубать, как все нормальные люди делают, и не компостировать остальным мозги.

[asdf]

На частоте 100 кГц какие требования к синфазным и противофазным помехам? сколько миливольт действующего и сколько пикового тебе иметь нужно? и где у тебя низкочастотная область начинается? может тебе можно тарахтеть флайбеком, а на время измерения его отрубать, как все нормальные люди делают, и не компостировать остальным мозги.

Да не волнуют меня вообще помехи от самого источника питания.
Особенно если ОУ подавляет синфазные по питанию на 120Дб и более.
Отключение преобразователя на время измерения проблемы не решает, т.к.
у отключенного БП остается проходная емкость трансформатора. Она то и мешает. Уже заканчиваю макетик резонансного преобразователя с потоковой связью на частоте 500КГц. Предварительные результаты хорошие. Если эта тема уже надоела - давайте закроем ее.

[Old Nick]

Да не волнуют меня вообще помехи от самого источника питания. 
Особенно если ОУ подавляет синфазные по питанию на 120Дб и  более.
Отключение преобразователя на время измерения проблемы не решает, т.к.
у отключенного БП остается проходная емкость трансформатора. Она то и мешает. Уже заканчиваю макетик резонансного преобразователя с потоковой связью на частоте 500КГц. Предварительные результаты хорошие. Если эта тема уже надоела - давайте закроем ее.

Очень даже интересно!
У меня схожая задача, только нужно <<0.1 pF насквозь и несколько pF на "землю".
Легче только тем, что межобмоточное экранирование допустимо, а диапазон интересующих частот выше на несколько порядков.
Тем не менее, несмотря на "объемные витки" и прочее, достигнуть идеала пока не удалось.

[asdf]

Кстати, на частоте этак 100 кГц какие требования к синфазной и противофазной помехам на выходе источника питания?

Частоты ниже 100Гц подавляются Дб на 60 фильтром плюс синхронное накопление 1000 и более периодов, так что практически ничего не остается.
Проблема только в низкочастотной области и только для пары датчиков, а не одиночного. Т.е. помеха идет не от самого источника питания, а внешняя проходит в тракт измерения через проходную емкость источника.

Извините, описка, нужно читать: Частоты выше 100Гц подавляются Дб
на 60...

[Dmitron]

когда требуемый уровень помех от источника питания в пределах миливольта - начинается самое интересное. Влияет всё.

[rod]

А можете пояснить путь прохождения помехи?.....

Этот прибор предназначен для электроразведки - вкратце поясню: два разнесенных электрода втыкаем в землю, подключаем кабелем к измерителю, невдалеке втыкаем еще два электрода подключенных к источнику переменного тока. Далеее меряем напряжение на первой паре электродов незабывая при этом менять их взаимное положение на поверхности, разнос между элекродами итд в зависимости от конкретой потребности. Проведя неоходимое количество замеров можно строить разрезы и сечения по глубине и находить всякие аномалии проводимости....

Вот еще соображение по вопросу уменьшения проходной емкости. Может быть бороться не с паразтиной емкостью, а с ее влиянием?
Проходная емкость может быть измерена и довольно точно. Дальше: можно также измерить, и тоже точно, напряжение на ней. Следовательно имеем паразитный ток - его вклад в сигнал. Измеряем, вычитаем... Вычитание может вестись как в численном виде, так (подозреваю, что это возможно) и в аналоговом.

[asdf]

Вот еще соображение по вопросу уменьшения проходной емкости. Может быть бороться не с паразтиной емкостью, а с ее влиянием?
Проходная емкость может быть измерена и довольно точно. Дальше: можно также измерить, и тоже точно, напряжение на ней. Следовательно имеем паразитный ток - его вклад в сигнал. Измеряем, вычитаем... Вычитание может вестись как в численном виде, так (подозреваю, что это возможно) и в аналоговом.

Я не отрицаю такой возможности, но есть 2 соображения:
1. Уже вложенно энное количесво сил в борьбу с емкостью и хочется дойти до логического коца.
2. Если идти по пути измерения помехи, то потребуется второй измерительный канал такой же сложности как и первый. А если бы можно было коммутировать первый канал, то проще было бы на время измерения отключать БП, но как я уже говорил - не нашел подходящих ключей.

Насчет преобразователя.
Я уже отработал простенький последовательный резанансник и конструкцию трансформатора. Получается даже лучше чем ожидал, но - как всегда но, случилось то, что качественно было известно заранее, а в количественном виде проявилось сейчас при работе. Т.к. связь между первичной и вторичной обмотками в нерезонансном режиме работы вторичного контура слабая, то естественно, выход не держит нагрузку. Сейчас развлекаюсь разработкой АПЧ для вторичного контура. Жалко что варикапы не подходят, а то было бы проще. А делать перестраиваемую индуктивность что то не хочется.
Окончательный вариант с новыми платками и корпусом, надеюсь, будет готов недельки через две. Тогди и предъявлю интересующейся общественности.