ВЧ трансформатор. какой?, необходимо передать импульсы с фронтом 10 нс Опции

[sunser]

Уважаемые форумчане, нужен совет! периодически читаю форум как гость, теперь решил зарегистрироваться

Мне необходимо намотать (или найти готовый промышленного производства) ВЧ трансформатор, способный практически без искажений передавать наносекундные импульсы с фронтами от 10 нс, длительность импульса до мкс, но обычно 100-200 нс.
Трансформатор будет использоваться как гальваническая развязка. Иногда импульсы имеют высокое напряжение (сотни вольт) и могут повредить АЦП, которая их оцифровывает.

Соответственно вопросы: 1)есть ли готовые варианты, которы можно без проблем купить в рознице?
2) можно ли намотать самому, на каком сердечнике лучше это сделать (марка)?

[blackfin]

Mini-Circuits

Сообщение отредактировал blackfin - Feb 16 2012, 12:12

[sunser]

Благодарю, видимо, плохо смотрел у них на сайте. А как у них с изоляцией? не пробъется?

[blackfin]

не пробъется?

Канешна!!!

[skripach]

ethernet трансформатор может подойдёт..

[domowoj]

наносекундные импульсы с фронтами от 10 нс, длительность импульса до мкс, но обычно 100-200 нс.
Трансформатор будет использоваться как гальваническая развязка. Иногда импульсы имеют высокое напряжение (сотни вольт) и могут повредить АЦП, которая их оцифровывает.

А каким АЦП вы собрались оцифровывать импульсы такой длительности?

[sunser]

Ла4н-USB руднев шиляев. чд 500 МГц. Вроде справляется, когда подключал напрямую к установке. Но есть риск повредить его высоковольтным импульсами (от высоковольтного стенда), такие иногда появляются, а АЦП дорогой, за себя тоже страшно.

Есть трансформатор epcos для беспроводных сетей. Ещё нашёл подходящий у minicircuits Ранее использовался оптрон, но его характеристики не позволяют передать импульсы без искажений (сильно заваливается фронт импульса) поэтому ищу соответствующую гальваническую развязку, которая не исказит форму и защитит оборудование.

Есть трансформатор epcos для беспроводных сетей, но пока не пробовал. Ещё нашёл подходящий у minicircuits FT-1.5-1*A16.

Но вот вопрос, кто-нибудь знает, где частному лицу в СПб без проблем можно найти продукцию minicurcuits в количестве единиц шт частному лицу?

[=AK=]

Мне необходимо намотать (или найти готовый промышленного производства) ВЧ трансформатор, способный практически без искажений передавать наносекундные импульсы с фронтами от 10 нс, длительность импульса до мкс, но обычно 100-200 нс.

Берете ферритовое колечко с проницаемостью порядка 600...1000 и не очень толстый коаксиальный кабель - такой, который выдерживает требуемое напряжение (между жилой и оплеткой). Этим кабелем наматываете требуемое количество витков. Оплетка - первичная обмотка, жила - вторичная (или наоборот, по вкусу), получаете прекрасный импульсный трансформатор 1:1.

[ys05]

Из постановки задачи не очень понятно, поэтому, на всякий случай, отмечу, что если идут нормальные импульсы и вдруг влезают высоковольтные, то трансформатор их так и передаст высоковольтными. Тогда нужен еще ограничитель.

[Genadi Zawidowsk...]

Но вот вопрос, кто-нибудь знает, где частному лицу в СПб без проблем можно найти продукцию minicurcuits в количестве единиц шт частному лицу?

В http://www.vital-ic.ru/ - продают всю продукцию минисёкета, везут неделю..две. Рекомендую, сам обращаюсь.

Берете ферритовое колечко с проницаемостью порядка 600...1000 и не очень толстый коаксиальный кабель - такой, который выдерживает требуемое напряжение (между жилой и оплеткой). Этим кабелем наматываете требуемое количество витков. Оплетка - первичная обмотка, жила - вторичная (или наоборот, по вкусу), получаете прекрасный импульсный трансформатор 1:1.

А это ещё лучше... Дело в том, что у минисёкета не нормируется напряжение между обмотками трансформаторов в документации - а с кабелем хоть какие-то гарантии есть.

Сообщение отредактировал Genadi Zawidowski - Feb 18 2012, 06:42

[kovigor]

... а с кабелем хоть какие-то гарантии есть.

Знать бы еще, как посчитать количество витков. Т.е., в какой книжке об этом можно прочесть ?

[Genadi Zawidowsk...]

Для вашего случая и указанного сердечника - три-четыре витка. Контролируете результат и добавляете/отрезаете кабель.

[gte]

Трансформатор будет использоваться как гальваническая развязка. Иногда импульсы имеют высокое напряжение (сотни вольт) и могут повредить АЦП, которая их оцифровывает.

А каким образом трансформатор поможет Вам спасти АЦП от высоковольтных наносекундных импульсов? Защиту входа Вам все равно надо делать. С трансформатором или без.

[sunser]

Берете ферритовое колечко с проницаемостью порядка 600...1000 и не очень толстый коаксиальный кабель - такой, который выдерживает требуемое напряжение (между жилой и оплеткой). Этим кабелем наматываете требуемое количество витков. Оплетка - первичная обмотка, жила - вторичная (или наоборот, по вкусу), получаете прекрасный импульсный трансформатор 1:1.

попробую на днях, сравню с готовыми промышленными, выберу, что лучше в моем случае.

А каким образом трансформатор поможет Вам спасти АЦП от высоковольтных наносекундных импульсов? Защиту входа Вам все равно надо делать. С трансформатором или без.

Дело в том, что напряжение установки обычно на уровне 25кВ, исследуется изоляция. Емкость образца вместе с ВВ-конденсатором образует емкостный делитель. В цепь включен 1 кОм резистрор, с которого снимается полезный сигнал - напряжение резистра пропорционально проходящему через него току, а он может быть велик при пробое образца. Посоветовавшись с умельцами, умозрительно заключили, что такой трансформатор при прохождении большого тока выйдет в режим насыщения и это должно быть безпасно для платы (предполагалось, что при этом напряженгие вторичной обмотки будет безопасно, но теперь я в этом сильно сомнваюсь).

Каким образом организуется защита на входе?

[gte]

Каким образом организуется защита на входе?

От условий зависит. У Вас и так к 1 кОм подключено только со схода емкость 17 пФ, что уже дает RC в 17 нс.
Вы бы упрощенную схему нарисовали с номиналами.

Можно создать дополнительное допустимое напряжение с низкоиндуктивной емкостью и на него со входа диод, если подберете подходящий по прямому пиковому току и допустимой емкости обратносмещенного перехода.
Определить пути прохода тока при пробое. Ну и с производителем АЦП свяжитесь. Неизвестно, как у них вход сделан.
Еще почитайте журналы Приборы и техника эксперимента. Это давняя проблема.

[Myron]

Еще почитайте журналы Приборы и техника эксперимента. Это давняя проблема.

Давно ищу ПТЭ за 80-е, 90-е годы.

[maksimp]

Дело в том, что напряжение установки обычно на уровне 25кВ, исследуется изоляция.
...
что такой трансформатор при прохождении большого тока выйдет в режим насыщения

Да, насыщение трансфрматора ограничит площадь импульса - интеграл напряжения по времени. А значит и передаваемая энергия ограничивается.
Дальше можно например так сделать:
К вторичтной обмотке трансфоматора поставить защитный разрядник. Он хорош тем что у него ёмкость всего около 1 пФ. Но при коротких импульсах напряжения пробоя приближается к 1 кВ, даже если разрядник на номинальное напряжение срабатывания 90 В. Но всё равно импульс срежет и это лучше чем получить полные 25 кВ.
Затем ставите делитель например в 100 раз - 10 кОм и 100 Ом. Максимальное напряжение импульса снизится до 10 В, а заодно к выходу делителя можно подключать элементы с большей ёмкостью без завала АЧХ. Здесь можно ограничить напряжение до безопасного уровня диодами, усилить если нужно обратно в 100 раз, и на АЦП. Максимальный ток диода при импульсе 1 кВ / 10 кОм - не так много, подойдут маломощные диоды.

[yakub_EZ]

Дело в том, что напряжение установки обычно на уровне 25кВ, исследуется изоляция. Емкость образца вместе с ВВ-конденсатором образует емкостный делитель. В цепь включен 1 кОм резистрор, с которого снимается полезный сигнал - напряжение резистра пропорционально проходящему через него току, а он может быть велик при пробое образца. Посоветовавшись с умельцами, умозрительно заключили, что такой трансформатор при прохождении большого тока выйдет в режим насыщения и это должно быть безпасно для платы (предполагалось, что при этом напряженгие вторичной обмотки будет безопасно, но теперь я в этом сильно сомнваюсь).

Каким образом организуется защита на входе?

То что вы описали называется дефектограмма при испытании импульсным напряжением. Обычно измеряют ток - т.е. если не пробилось - то щелкнуло и на экране прямой луч или импульс в первом приближении повторяющий напряжение (емкостная составляющая объекта) и затухающие (если такие есть) колебания от полученного контура емкости объекта и индуктивности проводников соединяющих его с генератором. По хорошему надо смотреть сразу два сигнала - напряжение и ток на объекте. Тогда можно судить о пробое, а то может генератор запустился криво или заземление с объекта не сняли или соединили их кое-как, много чего еще.
Для дефектограммы обычно используют шунт коаксиальный, например от Haefely, гальваническая развязки нет. Ограничение для АЦП у того же швейцарца Хейфеля - на банальном резисторе сапрессоре.

[gte]

Ограничение для АЦП у того же швейцарца Хейфеля - на банальном резисторе сапрессоре.

На допустимых для данного АЦП напряжениях емкость у ограничивающих диодов завалит фронты. Или измерительный резистор надо уменьшать кардинально.

Затем ставите делитель например в 100 раз - 10 кОм и 100 Ом. Максимальное напряжение импульса снизится до 10 В, а заодно к выходу делителя можно подключать элементы с большей ёмкостью без завала АЧХ. Здесь можно ограничить напряжение до безопасного уровня диодами, усилить если нужно обратно в 100 раз, и на АЦП.

Я сразу не понял, но если идти по такому пути, то можно без трансформатора с двумя резисторами и супрессором.
Вопрос только в том, какие токи смотрятся.
Какое напряжение нормального импульса на 1 кОм?

[sunser]

здесь изображена измерительная схема и импульс, снятый без всяких защит напрямую (видна колебательная реакция, по идее должен быть апериодический импульс)

То что я исследую называется частичными разрядами. Изоляция пробивается не полностью, а частично, за счет неоднородностей и разных включений с более низкой электрической прочностью. Такие разряды - нормальная ситуация для силовых трансформсаторов, но их уровень должен быть нормаирован. По сути это диагностика оборудования по уровню разрядов.

Лабораторная схема питается от ЛАТРа и повыщающего трансформатора - эвкивалент сети. Регулировка от 0 до 50 кВ.
R_ защ - ограничивает уровень помех от высших гармоник из сети в изм. схему.
Сх - образец изоляции, это два электрода и изоляция, по сути емкостной элемент
Сс - высоковольтный конденсатор связи
Rизм - измерительный импеданс

При частичном пробое образца изоляции Сх происходит перераспределение зарядов в контуре Сх-Сс-Rизм, что вызывает прохождение тока через импеданс.

Какое напряжение нормального импульса на 1 кОм?

При нормальном импульсе его ток составляет в среднем 30мА, поэтому напряжение на Rизм не поднимается выше 100В максимум, но при пробое образца ток до ампера. ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 25 кВ НЕТ непосредственно рядом со мной.

То что вы описали называется дефектограмма при испытании импульсным напряжением. Обычно измеряют ток - т.е. если не пробилось - то щелкнуло и на экране прямой луч или импульс в первом приближении повторяющий напряжение (емкостная составляющая объекта) и затухающие (если такие есть) колебания от полученного контура емкости объекта и индуктивности проводников соединяющих его с генератором. По хорошему надо смотреть сразу два сигнала - напряжение и ток на объекте. Тогда можно судить о пробое, а то может генератор запустился криво или заземление с объекта не сняли или соединили их кое-как, много чего еще.
Для дефектограммы обычно используют шунт коаксиальный, например от Haefely, гальваническая развязки нет. Ограничение для АЦП у того же швейцарца Хейфеля - на банальном резисторе сапрессоре.

В принципе да, так и есть. Зафиксировать само наличие частичных разрядов, их уровень, средний ток, мощность и т.д. не представляет проблем. Есть большое желание залезть глубже, посмотреть, какая именно форма импульса у таких разрядов, а для этого необходимо как следует "причесать" лабораторную схему, избавившись от паразитных емкостей и индуктивностей насколько это возможно. Кроме того, тут уже важно фазовое распределение ЧастРазрядов относительно фазы приложенного напряжения, оно есть и разное для разных дефектов изоляции.

Прочел про Хейфеля, мне показалось, что моя цель немного другая, но похожая. возможно время действия сапрессора будет соизмеримо с временем нарастания импульса. Я так понял что это нелинейный элемент, открывающийся при перенапряжении и заземляющий цепь до защищаемого объекта? (не был знаком ранее с этим термином). Посмотрю подробнее, думаю можно что-то найти с подходящими временами. Было бы здорово измерять напрямую, без лишних элементов типа развязывающих трансформаторов. Благодарю за подсказку.

Цитата(maksimp @ Feb 20 2012, 19:11)
Затем ставите делитель например в 100 раз - 10 кОм и 100 Ом. Максимальное напряжение импульса снизится до 10 В, а заодно к выходу делителя можно подключать элементы с большей ёмкостью без завала АЧХ. Здесь можно ограничить напряжение до безопасного уровня диодами, усилить если нужно обратно в 100 раз, и на АЦП.

Я сразу не понял, но если идти по такому пути, то можно без трансформатора с двумя резисторами и супрессором.
Вопрос только в том, какие токи смотрятся.

Можно поробовать, только делитель здесь не нужен. Чем меньше проводов и элементов, тем лучше.

В http://www.vital-ic.ru/ - продают всю продукцию минисёкета, везут неделю..две. Рекомендую, сам обращаюсь.

Действительно, ыстро вышли на контакт, благодарю.

Таким образом пока вижу два пути - 1)установить развязку. На сейчас уже сделана платочка с трансформатором epcos для wifi-сетей, сегодня буду пробовать. Далее, попробую вариант, предложенный =AK= :

Берете ферритовое колечко с проницаемостью порядка 600...1000 и не очень толстый коаксиальный кабель - такой, который выдерживает требуемое напряжение (между жилой и оплеткой). Этим кабелем наматываете требуемое количество витков. Оплетка - первичная обмотка, жила - вторичная (или наоборот, по вкусу), получаете прекрасный импульсный трансформатор 1:1.

Только мне кажется. что проницаемость взять больше следует, ещё есть мнение что мотать следует не коаксальным проводом, а раздельно, чтобы усеньшить взаимную емкость, то есть мотать витки на противопольожных сторонах кольца. Ещё связался с дилером minicurcuits, попробую их тр-р тоже.

2) Сапрессор, но

Цитата(yakub_EZ @ Feb 20 2012, 19:59)
Ограничение для АЦП у того же швейцарца Хейфеля - на банальном резисторе сапрессоре.

На допустимых для данного АЦП напряжениях емкость у ограничивающих диодов завалит фронты. Или измерительный резистор надо уменьшать кардинально.

Цитата(sunser @ Feb 20 2012, 15:02)
Каким образом организуется защита на входе?

От условий зависит. У Вас и так к 1 кОм подключено только со схода емкость 17 пФ, что уже дает RC в 17 нс.
Вы бы упрощенную схему нарисовали с номиналами.

Можно создать дополнительное допустимое напряжение с низкоиндуктивной емкостью и на него со входа диод, если подберете подходящий по прямому пиковому току и допустимой емкости обратносмещенного перехода.
Определить пути прохода тока при пробое. Ну и с производителем АЦП свяжитесь. Неизвестно, как у них вход сделан.
Еще почитайте журналы Приборы и техника эксперимента. Это давняя проблема.

Схема в начале поста. qte, поясните пожалуйса, что именно означает "создать дополнительное напряжение с с низкоиндуктивной емкостью и на него со входа диод, если подберете подходящий по прямому пиковому току и допустимой емкости обратносмещенного перехода"? Следует ли тогда уменьшить измерительный импеданс (он чисто активный) 1 кОм? У руднев-шиляев в мануале к плате есть только блок-схема, там есть блок "схема защиты от перенапряжения". Его уточнить?

Вопросов у меня много благодарю за участие в дискуссии и буду рад новым комментариям.

[=AK=]

Только мне кажется. что проницаемость взять больше следует,

Проницаемость мало на что влияет. Ну, положим, возьмете вы кольцо с проницаемостью не 1000, а 2000, в результате чего можете намотать в 1.41 раза меньше витков, чтобы получить ту же индуктивность. Зато сердечники с проницаемостью 2000 и более - низкочастотные, с большими потерями. А на 600...1000 - высокочастотные, с малыми потерями.

ещё есть мнение что мотать следует не коаксальным проводом, а раздельно, чтобы усеньшить взаимную емкость, то есть мотать витки на противопольожных сторонах кольца.

Предлагаемый способ намотки - коаксиальным кабелем - обеспечивает широкополосность за счет очень хорошей магнитной связи первичной и вторичной обмоток и, соответственно, малой индуктивности рассеяния. Для уменьшения влияния взаимной емкости обмоток достаточно, чтобы "горячий" конец первичной обмотки был "холодным" концом вторичной.

А обычный способ намотки, с раздельными обмотками на противоположных сторонах кольца, он для блоков питания хорошо годится, а не для широкополосные импульсных трансов. Из-за такой намотки получится большая индуктивность рассеяния, которая зарежет фронты и даст много звона.

[gte]

здесь изображена измерительная схема и импульс, снятый без всяких защит напрямую (видна колебательная реакция, по идее должен быть апериодический импульс)

Если Вы пытаетесь произвести прямое измерение импульса ЧР, то думаю, что это у Вас не получится. У Вас полная схема включает индуктивности и емкости, не показанные на схеме. В результате Вы видите колебательный процесс. Так мне думается. Да и полосы и быстродействия АЦП не хватит.

То что я исследую называется частичными разрядами. Изоляция пробивается не полностью, а частично, за счет неоднородностей и разных включений с более низкой электрической прочностью. Такие разряды - нормальная ситуация для силовых трансформаторов, но их уровень должен быть нормирован. По сути это диагностика оборудования по уровню разрядов.

Я так и подумал, только смутили указанные токи ЧР. Но я этой областью не занимался, тем более у Вас, вероятно, приличных размеров трансформаторы с маслом.

При частичном пробое образца изоляции Сх происходит перераспределение зарядов в контуре Сх-Сс-Rизм, что вызывает прохождение тока через импеданс.
При нормальном импульсе его ток составляет в среднем 30мА, поэтому напряжение на Rизм не поднимается выше 100В максимум, но при пробое образца ток до ампера. ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 25 кВ НЕТ непосредственно рядом со мной.

Так уменьшите измерительный резистор в 10 раз. получите напряжение при пробое до 100В, и в 10 меньшую постоянную времени.

Есть большое желание залезть глубже, посмотреть, какая именно форма импульса у таких разрядов, а для этого необходимо как следует "причесать" лабораторную схему, избавившись от паразитных емкостей и индуктивностей насколько это возможно. Кроме того, тут уже важно фазовое распределение ЧастРазрядов относительно фазы приложенного напряжения, оно есть и разное для разных дефектов изоляции.

При ЧР бывают наносекундные (как в книжках пишут ). Все равно придется интегрировать.

Схема в начале поста. qte, поясните пожалуйса, что именно означает "создать дополнительное напряжение с с низкоиндуктивной емкостью и на него со входа диод, если подберете подходящий по прямому пиковому току и допустимой емкости обратносмещенного перехода"?

Вот схема защиты от превышения по положительной полярности. Ко входу при измерении подключена емкость обратносмещенного перехода D1, а не емкость супрессора D2 и C1.

Следует ли тогда уменьшить измерительный импеданс (он чисто активный) 1 кОм? У руднев-шиляев в мануале к плате есть только блок-схема, там есть блок "схема защиты от перенапряжения". Его уточнить?

По уменьшению резистора выше. А по АЦП можно же позвонить производителю и уточнить нюансы. например, допустимое напряжение перегрузки на входе АЦП при измерении на диапазоне 5В и т.п.