Импульс 500В 10uS на емкостную нагрузку Опции

[Petrovich]

Господа, подскажите кто знает. Как наиболее просто получить в схеме питаемой 5-ю вольтами, редкие ( не более 10 ГЦ) импульсы амплитудой 500В. Нагрузка емкостная ( около 1200pF). Никаких мыслей, кроме обратноходового преобразователя, не приходит в голову. А если обратноходовый, то как правильно посчитать дроссель?

[jartsev]

Самый простой вариант действительно обратноходовой трансформатор. Энергия которую прокачивайте через первичку должна быть равна CU^2/2 энергии емкости. Правда такой метод плох для обеспечения калиброванной длительности (по опыту это действительно еденицы микросекунд). Если длительность важна то можно на выходе вторички залепить шоттки-диод (для выпрямления), а параллельно конденсатору поставить резистор для обеспечения спада. RC подобрать н 10 мкс. В итоге на выходе получите пилу (импульсы без шляпки)

А для создания красивых импульсов - только пуш-пулл.

[Petrovich]

Самый простой вариант действительно обратноходовой трансформатор. Энергия которую прокачивайте через первичку должна быть равна CU^2/2 энергии емкости. Правда такой метод плох для обеспечения калиброванной длительности (по опыту это действительно еденицы микросекунд). Если длительность важна то можно на выходе вторички залепить шоттки-диод (для выпрямления), а параллельно конденсатору поставить резистор для обеспечения спада. RC подобрать н 10 мкс. В итоге на выходе получите пилу (импульсы без шляпки)

А для создания красивых импульсов - только пуш-пулл.

А как все таки правильно посчитать дроссель? Экспериментально подбирать параметры не хочется.

[Plain]

Не очень понял условия задачи. Если речь о постоянном наличии 500 В, то можно считать от выпрямителя. Например, если взять 600-вольтовый ES1J, то на прямой ход надо дать хотя бы 50 В, тогда размах на нём будет 550 В. Соответственно, коэффициент трансформации будет 1:10 и выброс на ключе будет 50+5 В.

Чтобы хоть как-то регулировать выходное, заряд, передаваемый в фильтр за один период, должен соответствовать приемлемым процентам пульсаций.

Если речь о генерации именно единичного импульса на ёмкость, то можно прямоходовым 1:100 трансформатором — со стороны 5 В это будет приблизительно (с учётом потерь на ключе и трансформаторе) равно заряду 12 мкФ до 5 В, и, помимо трансформатора, расчёт сводится к выбору приемлемого полевика по сопротивлению канала и балансу зарядов между блокировочной емкостью системы и заряжаемой ёмкостью (на сколько процентов допустимо проседание основного питания).

[Petrovich]

Не очень понял условия задачи. Если речь о постоянном наличии 500 В, то можно считать от выпрямителя. Например, если взять 600-вольтовый ES1J, то на прямой ход надо дать хотя бы 50 В, тогда размах на нём будет 550 В. Соответственно, коэффициент трансформации будет 1:10 и выброс на ключе будет 50+5 В.

Чтобы хоть как-то регулировать выходное, заряд, передаваемый в фильтр за один период, должен соответствовать приемлемым процентам пульсаций.

Если речь о генерации именно единичного импульса на ёмкость, то можно прямоходовым 1:100 трансформатором — со стороны 5 В это будет приблизительно (с учётом потерь на ключе и трансформаторе) равно заряду 12 мкФ до 5 В, и, помимо трансформатора, расчёт сводится к выбору приемлемого полевика по сопротивлению канала и балансу зарядов между блокировочной емкостью системы и заряжаемой ёмкостью (на сколько процентов допустимо проседание основного питания).

Речь конечно же о единичных импульсах. Полевик выбран IRF7413. А для трансформатора разве только коэфициент трансформации важен? А разве индуктивность первички не важна?? Да .. еще забыл написать. Все это возбуждается от внешнего генератора, который и определяет частоту появления этих импульсов. Вот и нужно посчитать, длительность импульса возбуждения+индуктивность первичи+напряжение в импульсе на нагрузке при заданной емкости нагрузки.

[Microwatt]

Речь конечно же о единичных импульсах. Полевик выбран IRF7413. А для трансформатора разве только коэфициент трансформации важен? А разве индуктивность первички не важна??

Поторопились Вы с полевиком.
Индуктивность первички, конечно же, важна. Если взять громадный сердечник, чтобы уложиться в 1 виток первички, то на вторичке придется намотать витков 550. Вряд ли это технологично.
Возможно, следует поискать другие решения.

[stells]

все-таки какой же должна (может) быть форма импульса?

[Petrovich]

все-таки какой же должна (может) быть форма импульса?

Форма выходного импульса не принципиальна. Для определенности пусть будет 2 мкс фронт, 5 мкс спад, остальное полочка

Поторопились Вы с полевиком.

А чем плох этот?

[stells]

Форма выходного импульса не принципиальна. Для определенности пусть будет 2 мкс фронт, 5 мкс спад, остальное полочка

ну как же? если допустимы остроконечные импульсы, то можно и однообмоточным дросселем обойтись:

[Petrovich]

ну как же? если допустимы остроконечные импульсы, то можно и однообмоточным дросселем обойтись:

Сейчас попробую, спасибо. Впрочем, обнообмоточный плох тем, что транзистор нужен высоковольтный....но как вариант, попробую.

[Plain]

Полевик выбран IRF7413.

У него 100 А максимум, так что понадобится снижать ток дополнительным резистором, иначе вспучится.

Дело в том, что задача по-прежнему не ясна. Если нужно просто зарядить голую (без нагрузки) ёмкость от нуля до 500 В за 10 мкс, то тогда обратноходовый в самый раз, и считается, например, по резонансной частоте — соотношение витков 1:10, индуктивность вторички для 1200 пФ — 337,7 мкГн, первички 3,377 мкГн, ток при 5 В после 9 мкс импульса прямого хода, соответственно, будет 13,3 А. Такую энергию может запасти, например, уже сердечник типоразмера RM6 (15х15х12,5 мм) с соответствующим зазором, но спокойнее будет взять размер чуть побольше — для RM8 первичка будет 4 витка. Транзистор, однако, придётся сменить на 100-вольтовый (выброс, как я сказал выше, будет 55 В), и обязательно повесить на его сток ограничитель.

Предупреждаю, что такая схема просто передаёт фиксированный заряд на выход, плюс минус километр, так что, если нужно, например, не выше 500 В, то на выходе понадобится лепить для этого что-то дополнительно.

[Petrovich]

Дело в том, что задача по-прежнему не ясна.

Поясняю задачу еще точнее... нагрузка, это пьезоизлучатель 100кГц. Нужно по нему щелкать импульсами 500V. Питание схемы 5V. Больше взять неоткуда. Щелкать часто не нужно, дабы не расходовать зазря батарейки.

[MikeSchir]

ну как же? если допустимы остроконечные импульсы, то можно и однообмоточным дросселем обойтись:

Остроконечный он только когда на шкале милисекунды.
На самом деле длительность фронта будет определяться величиной тока дросселя и ёмкостью нагрузки+ёмкость транзистора. t~CU/I
Насколько я понимаю пьезик щёлкает именно на фронте, а если фронтов два (прямоугольный импульс и ли трапеция), то щёлкнет дважды. Для одного щелчка такая схема вполне может устроить.

[stells]

Остроконечный он только когда на шкале милисекунды.
На самом деле длительность фронта будет определяться величиной тока дросселя и ёмкостью нагрузки+ёмкость транзистора. t~CU/I
Насколько я понимаю пьезик щёлкает именно на фронте, а если фронтов два (прямоугольный импульс и ли трапеция), то щёлкнет дважды. Для одного щелчка такая схема вполне может устроить.

остроконечный он всегда, независимо от развертки, а фронты конечно конечные. пьезоизлучатель "раскачивается" фронтом, а дальше идут затухающие колебания на частоте его резонанса. так что после того, как выяснилось, что импульс нужен для пьезоизлучателя, то такой вариант безусловно пойдет

[Microwatt]

А чем плох этот?

да я не к тому, что данный транзистор чем-то плох объективно. Я к тому, что над скелетной схемой, топологией нужно сначала поработать, а потом уже транзистор подбирать.
Сначала покупают лошадь, а потом уже к ней подковы, а не наоборот, образно говоря.

[Petrovich]

Остроконечный он только когда на шкале милисекунды.
На самом деле длительность фронта будет определяться величиной тока дросселя и ёмкостью нагрузки+ёмкость транзистора. t~CU/I
Насколько я понимаю пьезик щёлкает именно на фронте, а если фронтов два (прямоугольный импульс и ли трапеция), то щёлкнет дважды. Для одного щелчка такая схема вполне может устроить.

Совершенно сраведливо. Но наверное от однообмоточного дросселя откажусь, дороговаты высоковольтные транзисторы.

да я не к тому, что данный транзистор чем-то плох объективно. Я к тому, что над скелетной схемой, топологией нужно сначала поработать, а потом уже транзистор подбирать.
Сначала покупают лошадь, а потом уже к ней подковы, а не наоборот, образно говоря.

Очень полезный совет для решения этой задачи, спасибо.

[AlexeyW]

Кстати, для пьезоизлучателя для быстрых и медленных процессов могут существенно отличаться емкости.

Индуктивность первички, конечно же, важна. Если взять громадный сердечник, чтобы уложиться в 1 виток первички, то на вторичке придется намотать витков 550.

А почему такой коэффициент? Ведь вроде как с 30В полевиком можно иметь 20В на обратный ход, что требует коэффициента 25. Но, безусловно, полевик лучше взять более высоковольтный - ну хоть 7492 (200В).

[Microwatt]

Кстати, для пьезоизлучателя для быстрых и медленных процессов могут существенно отличаться емкости.

А почему такой коэффициент? Ведь вроде как с 30В полевиком можно иметь 20В на обратный ход, что требует коэффициента 25. Но, безусловно, полевик лучше взять более высоковольтный - ну хоть 7492 (200В).

Простите, там речь шла о прямоходе.
С обратноходовым преобразователем дело обстоит, конечно, иначе, но там другая сложность - стабилизация амплитуды. По своей сути обратноходовой стабилизатор на это не способен. Это можно сделать усредняя несколько тактов или обрезая амплитуду, рассеивая лишнее в тепло.

[stells]

С обратноходовым преобразователем дело обстоит, конечно, иначе, но там другая сложность - стабилизация амплитуды. По своей сути обратноходовой стабилизатор на это не способен. Это можно сделать усредняя несколько тактов или обрезая амплитуду, рассеивая лишнее в тепло.

возможно автору и не нужна стабильная амплитуда, если требуется просто сформировать зондирующий импульс, но обрезать ее можно конечно

[Petrovich]

Простите, там речь шла о прямоходе.
С обратноходовым преобразователем дело обстоит, конечно, иначе, но там другая сложность - стабилизация амплитуды. По своей сути обратноходовой стабилизатор на это не способен. Это можно сделать усредняя несколько тактов или обрезая амплитуду, рассеивая лишнее в тепло.

Стабилизация амплитуды не нужна

[Petrovich]

Задача решена. Сердечник броневой 22X12 проницаемость 2000, первичка 1 виток, вторичка 100 витков, транзистор IRF7413, амплитуда на нагрузке до 600V ( в зависимости от длительности импульса возбуждения ).
Всем спасибо за советы.

[Microwatt]

Задача решена.
Всем спасибо за советы.

В железе решена в исторически короткие сроки или пока на бумаге?
Если в железе, то тему можно закрывать или подождем?

[Petrovich]

В железе решена в исторически короткие сроки или пока на бумаге?
Если в железе, то тему можно закрывать или подождем?

В железе, все работает, тему можно закрывать.

[AlexeyW]

С обратноходовым преобразователем дело обстоит, конечно, иначе, но там другая сложность - стабилизация амплитуды. По своей сути обратноходовой стабилизатор на это не способен.

Извиняюсь, не уследил В принципе, при фиксированной выходной емкости и энергии в такте, наверное, обратноходовой не даст разброса более 5%?

[Microwatt]

Извиняюсь, не уследил В принципе, при фиксированной выходной емкости и энергии в такте, наверное, обратноходовой не даст разброса более 5%?

Да, конечно можно подобрать длительность импульса при стабильном напряжении питания и фиксированой нагрузочной емкости. Но нужно учитывать, что тут слишком много параметров могут плавать и их нужно поддерживать стабильными. В лабораторном, стендовом оборудовании, где возможна периодическая калибровка, это можно. Но в автономном приборе с длительным сроком эксплуатации... я бы не рискнул, наверное.