Генератор высоковольтных импульсов Опции

[artkam]

Здравствуйте. Всвтала задача проектирования генератора высоковольтных импульсов. За основу взята схема, что представлена на рисунке. Напряжение снимается с резистора R1. Все бы ничего, но стала задача увеличить амплитуду импульса до 2кВ, и тут начались проблемы, ибо найти нахрапом полевой транзистор на 2-3кВ не удалось... Конечно, пришла в голову идея установить транзистор типа IGBT, они существуют в достаточно высоковольтном исполнении, но при проведении эксперимента с транзистором типа G4PH30KD (транзистор на 1200В, но при необходимости можно быстро найти довольно высоковольтный) проявила себя следующая проблема: искажается форма импульса!
И вот, мне бы хотелось прояснить, с чем связано искажение формы импулса, и как с этим бороться?

(пояснения к осцилограмме: осцилограмма снималась в реальном устройстве; по вертикали клетка - 200В, по горизонтали - 200нс).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Все бы ничего, но стала задача увеличить амплитуду импульса до 2кВ, и тут начались проблемы, ибо найти нахрапом полевой транзистор на 2-3кВ не удалось... Конечно, пришла в голову идея установить транзистор типа IGBT, они существуют в достаточно высоковольтном исполнении, но при проведении эксперимента ..

А если бы встала задача увеличить амплитуду до 20кВ, какая идея, конечно, пришла бы в голову?
Почему нельзя использовать для формирования высоковольтного импульса высоковольтный трансформатор, как это обычно делают?
И что особенного в форме импульса, как именно она искажается? Осциллограмма ничего не говорит о том, что именно требовалось.

[PYLEMET]

ток бы посмотреть
G4PH30KD это IGBT а у них есть токовый хвост

[artkam]

ток бы посмотреть
G4PH30KD это IGBT а у них есть токовый хвост

Добавил резистор в 0,5 Ома к земле, снял осциллограммы. Желтая кривая - ток. По горизонтали 100нс, по вертикали - 2В.

Почему нельзя использовать для формирования высоковольтного импульса высоковольтный трансформатор, как это обычно делают?

Во первых, я не знаю как обычно это делают, но с удовольствием бы послушал. Во-вторых, стоит задача отлавливать возникающий импульс катушкой рядом...

При оспользовании MOSFET транзистора импульс имеет довольно гладкую форму, без изломов. Мне бы хотелось достичь такого же результата и с IGBT транзистором.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Егоров]

Во-вторых, стоит задача отлавливать возникающий импульс катушкой рядом...
При использовании MOSFET транзистора импульс имеет довольно гладкую форму, без изломов. Мне бы хотелось достичь такого же результата и с IGBT транзистором.

А задача-то как звучит исходная? Передать любым способом информацию каким-то образом в катушку рядом, питать тремя киловольтами какое-то устройство?
Может, не ту задачу вообще решаем? Схватились почему-то за IGBT и обнаружили что это медленный прибор. Так может не нужно их применять в принципе?
Если нужен абстрактный высоковольтный импульс, то можно его получить не только при запирании ключа, но и при отпирании, разряжая конденсатор на обмотку трансформатора через что-то вроде тиристора. Какова должна быть мощность?
Короче, поясняйте все, что знаете, гадать на бубнового короля тут устали.

[artkam]

А задача-то как звучит исходная? Передать любым способом информацию каким-то образом в катушку рядом, питать тремя киловольтами какое-то устройство?

Задача стоит в генерировании импульса с дикой амплитудой и отлавливании его катушкой, что расположена рядом. Сооответственно, чем с большей амплитудой я смогу генерировать импульс, тем ддальше я смогу расположить приемную катушку...

Не спорю, возможно, использовать IGBT - это не самая правильная идея, но других мыслей мне не пришло в голову...

[PYLEMET]

как бы нужно знать форму импульса
частоту следования
да и вообще может не надо его генерировать?

[Herz]

Задача стоит в генерировании импульса с дикой амплитудой и отлавливании его катушкой, что расположена рядом. Сооответственно, чем с большей амплитудой я смогу генерировать импульс, тем ддальше я смогу расположить приемную катушку...

Причём здесь тогда форма?

При оспользовании MOSFET транзистора импульс имеет довольно гладкую форму, без изломов. Мне бы хотелось достичь такого же результата и с IGBT транзистором.

Импульс "гладкой формы, без изломов" - это не характеристика. Если у Вас нет количественных критериев к крутизне фронтов, длительности, то нарисуйте, хотя бы: какого "такого же" результата Вы хотите добиться. А то это выглядит издевательством.

[artkam]

Причём здесь тогда форма?

Импульс "гладкой формы, без изломов" - это не характеристика. Если у Вас нет количественных критериев к крутизне фронтов, длительности, то нарисуйте, хотя бы: какого "такого же" результата Вы хотите добиться. А то это выглядит издевательством.

При использовании MOSFET транзистора импульс имеет форму как на рисунке ниже, (по горизонтали - 100нс в клетке, по вертикали - 200В). В принципе, мне бы хотелось увеличить его амплитуду как можно больше. Не страшно, если при этом длина его увеличится до 300 нс...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Lmx2315]

..идёт процесс разработки системы связи основанной на самодельной молнии и Когерере Попова?

[artkam]

как бы нужно знать форму импульса
частоту следования

Частоту следования могу сказать однозначно - 5Гц!

[Herz]

При использовании MOSFET транзистора импульс имеет форму как на рисунке ниже, (по горизонтали - 100нс в клетке, по вертикали - 200В). В принципе, мне бы хотелось увеличить его амплитуду как можно больше. Не страшно, если при этом длина его увеличится до 300 нс...

Ну, теперь немного яснее. Попробуйте взять автомобильную катушку зажигания и коммутировать ток первичной обмотки низковольтным MOSFET-ом. Это дешевле, чем искать высоковольтный и быстродействующий ключ, а также проще с источником питания.

[artkam]

Ну, теперь немного яснее. Попробуйте взять автомобильную катушку зажигания и коммутировать ток первичной обмотки низковольтным MOSFET-ом. Это дешевле, чем искать высоковольтный и быстродействующий ключ, а также проще с источником питания.

Благодарю за идею! Сделал вариант генератора с автотрансформаторным включением катушки индуктивности. Теперь импульс на ее концах возрос до 3 кВ!!! Надеюсь, этим же способом при желании можно и до 10 кВ импульс увеличивать!! Буду дальше экспериментировать!!!

[Егоров]

Благодарю за идею! Надеюсь, этим же способом при желании можно и до 10 кВ импульс увеличивать!! Буду дальше экспериментировать!!!

Можно, можно, экспериментируйте. Идея революционная, еще в первом автомобиле применена.

[SNGNL]

Если имеется соответствующий ВВ источник, импульсы до 60-70 кВ можно генерировать ключом на цепочке лавинных транзисторов. В лавинном режиме способны работать многие биполярные транзисторы.

[Егоров]

Если имеется соответствующий ВВ источник, импульсы до 60-70 кВ можно генерировать ключом на цепочке лавинных транзисторов.

Да делают еще проще - погуглите генератор Маркса.

[SNGNL]

Чего гуглить, если работал с ними. Насчет простоты- сильно сомневаюсь

[Егоров]

Чего гуглить, если работал с ними. Насчет простоты- сильно сомневаюсь

Да не Вам, стартеру гуглить

[gte]

Задача стоит в генерировании импульса с дикой амплитудой и отлавливании его катушкой, что расположена рядом. Сооответственно, чем с большей амплитудой я смогу генерировать импульс, тем ддальше я смогу расположить приемную катушку...

Дальше это как? По комнате нескольких милливат радиоизлучения хватает для устойчивой передачи и приема сигнала.
Разряд на пробой емкости в несколько сотен пФ при 20 кВ с присоединенным куском провода 2 метра может убить вход находящихся рядом китайского тестера с разомкнутыми щупами или выход включенного источника питания с присоединенными проводами. Пару сотен пик, 100 кВ при разряде много чего может натворить с включенной электроникой. Играет роль и крутизна фронта разряда и пиковый ток.

[artkam]

Благодарю за идеи. Но мне кажется, что я что-то недопонимаю. Модель экспериментальной установки представлена на приложенном рисунке. L1 и L2 представляют собой катушки индуктивности диаметром 50мм и они расположены на расстоянии 1м друг от друга. И вот я все никак не могу допереть, с чем связано появление эдс на выводах катушки L2? С изменением тока в генераторной катушке L1 или все-таки из-за того, что на ее выводах появляется выброс эдс самоиндукции с огромной амплитудой и он через своего рода "воздушный трансформатор" передается на катушку L2???

Сообщение отредактировал artkam - Mar 27 2015, 06:05

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ZVA]

... С изменением тока в генераторной катушке L1 ....???

Да.
artkam, в твоей виртуальной модели есть только индуктивная связь.
Поэтому эдс второй катушке зависит только от скорости изменения тока в первой.

Сообщение отредактировал ZVA - Mar 27 2015, 11:42

[artkam]

На счет модели я согласен... Но ведь эксперименты я провожу не только на виртуальной модели....

[ZVA]

Но ведь эксперименты я провожу не только на виртуальной модели....

И как, совпадает моделирование с реальностью?
Проверить просто. измерь эдс при параллельном и перпендикулярном положении катушек и будешь знать чисто магнитное или электромагнитное влияние преобладает.
А коэффициент связи К между катушками для модели получен по результатам измерений?
Еще вопрос, что это такое?
Попытка беспроводной передачи энергии?
Индуктивная связь эффективна на расстоянии между катушками равном диаметру катушек.

[artkam]

Коэффициент K выбран приблизительно, на деле, он еще меньше, по ощущениям. Нет, это не попытка передачи энергии, это модель зонда так называемого каротажа методом переходных процессов... Катушки у меня заэкранированы, так что в теории, излучаться в пространство должна только магнитная составляющая...

[Herz]

Катушки у меня заэкранированы, так что в теории, излучаться в пространство должна только магнитная составляющая...

Это что за теория такая? Выбрасывайте тогда катушки и используйте постоянные магниты.
Из Вики:

Это же слово, во французском языке, имеет и второй смысл — мелкое мошенничество. Первые методики каротажа не отличались точностью и зачастую себя не оправдывали, поэтому специалистов-каротажников называли мошенниками не только в шутку.

[artkam]

Это что за теория такая? Выбрасывайте тогда катушки и используйте постоянные магниты.

Согласен, всех тонкостей теории я не знаю... Но существуют же в природе магнитные антенны, и мне кажется что экранируя катушку, я достигаю похожего эффекта...

[Herz]

Тогда просто почитайте про электромагнетизм. Можно без тонкостей, хотя бы основы.
Возможно, не придётся тратить время на эксперименты с заранее известным результатом.

[artkam]

Надеюсь, в том, что у катушки существует магнитное поле, которое направлено вдоль ее оси я не заблуждаюсь?

Сообщение отредактировал artkam - Mar 28 2015, 11:46

[Herz]

А зачем надеяться, гадать? Разве так сложно прочесть учебник? Для этого нынче не нужно записываться в библиотеку, выстаивать очереди за книгой. Океан информации по первому клику... Не думал, что и это будет затруднительным для нынешнего поколения...

[somebody111]

Да делают еще проще - погуглите генератор Маркса.

присоединяюсь. Еще на 1 курсе нам эту штуку показывали в действии на лекции по физике и называли "генератором молний". Единственный недостаток- нет периодичности: как напряжение между электродами достигает уровня электрического пробоя воздуха - возникает искра. С учётом того, что в среднем напряжение пробоя 10кВ/см, а длина разряда была метр-полтора, напряжение можно прикинуть. Иногда искры проскакивали между мелкими конденсаторами, поэтому периодичности не было.Если очень нужно, то это дело можно попытаться заизолировать. Есть еще другое решение, но на том же принципе: Генератор Кокрофта — Уолтона

Сообщение отредактировал somebody111 - Mar 29 2015, 00:24

[ingener99]

Для магнитной связи нужно не высокое напряжение, а высокий показатель ампер-витки и крутые фронты. Интересна простейшая схема т.н. качера, как-то пробовал на коленке собрать простейший макет с повышающей катушкой по Тесла. Транзистор используется от сварочника, полевик на 500В 37А. В данной системе преобладает, конечно, электрическая составляющая. Но, судя по напряжению вторички, импульсный ток первички совсем не мал.
качер ТТ

[wave48]

ампер-витки и крутые фронты

Ага, индуктивность рассеяния и, значит, спецконструкция транса.