Как вкачать наносекундный импульс в большую индуктивность? Опции

[BomBimBom]

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Возникла необходимость создать генератор тока наносекундных импульсов на индуктивно-емкостную нагрузку. Индуктивность создает большой контур протекания тока (примерно метр в диаметре). Длительность импульсов от 50 до 500 нс. Величина тока в импульсе до 500А. Как создать срез импульса более-менее представляю (например, двухтактная схема или схема с последовательно соединенными лавинными транзисторами ZTX 415), а вот как получить фронт на такой индуктивности не уразумею, ибо опыт маловат(( Может кто может подсказать хотя бы принцип.

[Methane]

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Возникла необходимость создать генератор тока наносекундных импульсов на индуктивно-емкостную нагрузку. Индуктивность создает большой контур протекания тока (примерно метр в диаметре). Длительность импульсов от 50 до 500 нс. Величина тока в импульсе до 500А. Как создать срез импульса более-менее представляю (например, двухтактная схема или схема с последовательно соединенными лавинными транзисторами ZTX 415), а вот как получить фронт на такой индуктивности не уразумею, ибо опыт маловат(( Может кто может подсказать хотя бы принцип.

А вы посчитайте какое напряжение вам нужно будет сделать для такого тока.

[BomBimBom]

А вы посчитайте какое напряжение вам нужно будет сделать для такого тока.

Действительно, мегавольты получаются. Требования к схеме могут изменяться, тогда вопрос перефразирую: как получить наименьшее время фронта импульса на индуктивной нагрузке?

[one_eight_seven]

Между напряжением и током в индуктивности интегральная зависимость. Отсюда и пляшите.

[Methane]

Действительно, мегавольты получаются. Требования к схеме могут изменяться, тогда вопрос перефразирую: как получить наименьшее время фронта импульса на индуктивной нагрузке?

1. Увеличивая напряжение (были раньше какие-то приборы, не ингитроны, но что-то похожее или в которых был водород, и которые работали как разрядник, но на очень большие напряжения)
2. Уменьшая индуктивность. У вас это значит нужно уменьшать размеры.

[lunin]

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Возникла необходимость создать генератор тока наносекундных импульсов на индуктивно-емкостную нагрузку. Индуктивность создает большой контур протекания тока (примерно метр в диаметре). Длительность импульсов от 50 до 500 нс. Величина тока в импульсе до 500А...

Здравствуйте, BomBimBom. А с какими величинами индуктивностей-емкостей хотите оперировать?
У меня генератор тока работает с с величинами порядка 20-60 мкГн (~3 витка провода под потолком комнаты). При этом прокачиваю импульс тока с фронтом 250нс и амплитудой в пике ~2А. Напряжение к катушке прикладывается порядка 400В в пике при времени нарастания фронта около 120-130нс.

Сообщение отредактировал lunin - Feb 15 2010, 08:33

[yakub_EZ]

Советую ознакомиться с книгой Генадия Андреевича Месяца, Насибов, Кремнев "Формирователи наносекундных импульсов высокого напряжения" Москва Энергия 1970. Книга есть в сети, в ней есть примеры подобных схем.
Для коммутаций на такие напряжения, токи и длительности в основном применяются тиратроны

[BomBimBom]

Советую ознакомиться с книгой Генадия Андреевича Месяца, Насибов, Кремнев "Формирователи наносекундных импульсов высокого напряжения" Москва Энергия 1970. Книга есть в сети, в ней есть примеры подобных схем.
Для коммутаций на такие напряжения, токи и длительности в основном применяются тиратроны

Спасибо. Ее еще не нашел, но нашел нечто другое, кому интересно: http://www.yourbinar.ru/lib/TEVN_mie.pdf (прошу простить, прикрепить не удалось)

Здравствуйте, BomBimBom. А с какими величинами индуктивностей-емкостей хотите оперировать?
У меня генератор тока работает с с величинами порядка 20-60 мкГн (~3 витка провода под потолком комнаты). При этом прокачиваю импульс тока с фронтом 250нс и амплитудой в пике ~2А. Напряжение к катушке прикладывается порядка 400В в пике при времени нарастания фронта около 120-130нс.

Спасибо, теперь имею представления о порядке величин)) Оценил индуктивность, она порядка 1-3 мкГн

Сообщение отредактировал BomBimBom - Feb 15 2010, 09:13

[lunin]

Оценил индуктивность, она порядка 1-3 мкГн

А насколько критично соблюдение формы тока при различных реактивностях нагрузки?
Если критично, то рекомендую почитать тему "Источники тока, управляемые напряжением":
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_10_2.htm

[BomBimBom]

А насколько критично соблюдение формы тока при различных реактивностях нагрузки?
Если критично, то рекомендую почитать тему "Источники тока, управляемые напряжением":
http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/op/funop_10_2.htm

Индуктивность нагрузки постоянна, изменяется только емкость и, в небольших пределах, активная составляющая, а форма импульса требуется прямоугольная

[asdf]

Возникла необходимость создать генератор тока наносекундных импульсов на индуктивно-емкостную нагрузку. Индуктивность создает большой контур протекания тока (примерно метр в диаметре). Длительность импульсов от 50 до 500 нс. Величина тока в импульсе до 500А. Как создать срез импульса более-менее представляю (например, двухтактная схема или схема с последовательно соединенными лавинными транзисторами ZTX 415), а вот как получить фронт на такой индуктивности не уразумею, ибо опыт маловат.

Вы бы определились с параметрами, а то 1-3мкГн и 50-500нсек дают разброс напряжений 1-30кВ.
Да и при 500А ZTX 415 будут у Вас практически одноразовыми уже при длительности импульса 100нс, не говоря уже о 500нс.
По поводу водородных тиратронов смотрите например здесь
http://www.kontakt-saratov.ru/produkt/mgl/...eh_harakter.htm
Все таки не совсем понятна проблема.
То-ли нужно создать фронт напряжения на LC контуре (ударное возбуждение), то-ли фронт тока в индуктивности?

Сообщение отредактировал asdf - Feb 15 2010, 10:05

[BomBimBom]

Вы бы определились с параметрами, а то 1-3мкГн и 50-500нсек дают разброс напряжений 1-30кВ.
Да и при 500А ZTX 415 будут у Вас практически одноразовыми уже при длительности импульса 100нс, не говоря уже о 500нс.

Лавинные транзисторы я думал распарралелить, а если обеспечить одинаковый фронт на всех длительностях импульса, то эта длительность на разброс не влияет как мне кажется

[asdf]

Лавинные транзисторы я думал распарралелить, а если обеспечить одинаковый фронт на всех длительностях импульса, то эта длительность на разброс не влияет как мне кажется

Ну тогда у Вас Они будут N- разовыми , где N - количество паралельно включенных транзисторов.
Проблема в том, что напряжение пробоя у них немного отличается и первым будет пробиваться транзистор с меньшим напряжением.
Он то и будет брать на себя весь ток.
Напрашивается включать их через реакторы тока или на все транзисторы подавать отпирающее напряжение.
По любому будут сложные многообмоточные катушки-трансформаторы

[BomBimBom]

Ну тогда у Вас ини будут N- разовыми , где N - количество паралельно включенных транзисторов.
Проблема в том, что напряжение пробоя у них немного отличается и первым будет пробиваться транзистор с меньшим напряжением.
Он то и будет брать на себя весь ток.
Напрашивается включать их через реакторы тока или на все транзисторы подавать отпирающее напряжение.
По любому будут сложные многообмоточные катушки-трансформаторы

Я думаю на каждую ветку парралельного соединения свой накопитель энергии. То есть каждая линия обеспечивает величину тока в безопасном диапазоне, а пробой одной линии не вызывает перераспределения тока

[yakub_EZ]

Если нагрузка одна, то не получится разделить накопители и замыкатели.

[lunin]

Лавинные транзисторы я думал распарралелить

Уж лучше обратите внимание на транзисторы фирмы
IXYS, например DE475-102N21A
http://www.ixysrf.com/app/high_voltage.html
или Microsemi из высоковольтной серии
http://www.microsemi.com/catalog/com_partbrowse.asp

У этих хоть больше шансов выжить

Если захотите, сообщу, почем покупал

Сообщение отредактировал lunin - Feb 15 2010, 13:27

[yakub_EZ]

Тиристор MCTV65P100F1
65A, -1000V
• VTM £ -1.4V at I = 65A and +150oC
• 2000A Surge Current Capability

• 2000A/us di/dt Capability Скорость уже близка к первоночально заявленной - 1000 ампер/500 нс

Одним из приборов можно скоммутирровать катушку на емкость с напряжением киловольта, другим разрядить катушку. Управлять импульсами через трансформатор

http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/inter...cta65p100f1.pdf

[jam]

Здравствуйте, уважаемые форумчане! Возникла необходимость создать генератор тока наносекундных импульсов на индуктивно-емкостную нагрузку. Индуктивность создает большой контур протекания тока (примерно метр в диаметре). Длительность импульсов от 50 до 500 нс. Величина тока в импульсе до 500А. Как создать срез импульса более-менее представляю (например, двухтактная схема или схема с последовательно соединенными лавинными транзисторами ZTX 415), а вот как получить фронт на такой индуктивности не уразумею, ибо опыт маловат(( Может кто может подсказать хотя бы принцип.

Если Вам нужно получить фронт импульса - так это тиратрон. А если магнитное поле - то разбить контур на много маленьких - скорость света (3нс\м) - у Вас периметр 3метра.

[Microwatt]

Ну и задачка! Сходу с этими игнитронами и не угадаешь...
Если прямой не идет - надо перечитать классиков. Не может быть, чтобы пролетарии умственного труда не решали эту задачу в прошлой истории.
Хоть марксизм временно вышел из моды, рекомендую погуглить "генератор Маркса".
Может, как-то удастся его к делу подшить, хотя сам я пока не понял до конца как это сделать.

[BomBimBom]

Уж лучше обратите внимание на транзисторы фирмы
IXYS, например DE475-102N21A
http://www.ixysrf.com/app/high_voltage.html
или Microsemi из высоковольтной серии
http://www.microsemi.com/catalog/com_partbrowse.asp

У этих хоть больше шансов выжить

Если захотите, сообщу, почем покупал

Да очень интересно, в платанах и электрониках ценники не нашел

Тиристор MCTV65P100F1
65A, -1000V
• VTM £ -1.4V at I = 65A and +150oC
• 2000A Surge Current Capability

• 2000A/us di/dt Capability Скорость уже близка к первоночально заявленной - 1000 ампер/500 нс

Одним из приборов можно скоммутирровать катушку на емкость с напряжением киловольта, другим разрядить катушку. Управлять импульсами через трансформатор

http://www.chipfind.ru/datasheet/pdf/inter...cta65p100f1.pdf

Маловата скорость) Да всякие делэй таймы велики

Если Вам нужно получить фронт импульса - так это тиратрон. А если магнитное поле - то разбить контур на много маленьких - скорость света (3нс\м) - у Вас периметр 3метра.

Вообще требуется прямоугольные наносекунды получить на электрохимической ячейке (анод-электролит-катод, являющейся активно-емкостной нагрузкой), но неизбежной данностью является этот самый конттур большой. Фронты важны, но и длительности импульсов тоже.

Уж лучше обратите внимание на транзисторы фирмы
IXYS, например DE475-102N21A
http://www.ixysrf.com/app/high_voltage.html
или Microsemi из высоковольтной серии
http://www.microsemi.com/catalog/com_partbrowse.asp

У этих хоть больше шансов выжить

Если захотите, сообщу, почем покупал

Вот еще нашел http://www.microsemi.com/catalog/parmlist....p;P1_TYPE=RFMOS
в конце списка уже с драйверами в одном корпусе

[lunin]

...в платанах и электрониках ценники не нашел

Платан разжирел и зазнался по отношению к розничным покупателям, как и чип и дип...
Сейчас мне например, удобнее в chipfind.ru определяться с ценой-там хоть масштабы становятся ясными.
Я платил за ARF1505 около 7500 руб/шт, а за DE475-102N21A ~2500руб/шт.(по старой цене)
Цена ~пропорциональна линейности ВАХ
Еще можно поискать в ЮЕ-интернейшнл, Контест, Farnell, Элитан, Компэл, Терраэлектроника и т.п.

Вообще требуется прямоугольные наносекунды получить на электрохимической ячейке (анод-электролит-катод, являющейся активно-емкостной нагрузкой), но неизбежной данностью является этот самый контур большой. Фронты важны, но и длительности импульсов тоже.
...Вот еще нашел ... в конце списка уже с драйверами в одном корпусе

Я пока не понял, нужен прямоугольник тока в нагрузке или напряжения, приложенного к ней?
С прямоугольником напряжения еще относительно просто и серия DRF120*
как специально для этого делалась. У IXYS тоже похожие есть вроде.
А если имп. тока, то серия DRF120* будет эээ.. не очень подходящая,
поскольку работает в ключевом режиме D (Полностью открыт или закрыт).
Как вариант, по-моему, это использовать что-то более линейное,
например на базе ARF1505, DE475-102N21A.
Только обязательно с цепью управления, охваченной ООС по току в нагрузке.
И вот тогда напряжение, приложенное к нагрузке, буде иметь вид продифференцированного
прямоугольного импульса тока с поправкой на времена фронтов и спадов.

Сообщение отредактировал lunin - Feb 16 2010, 08:18

[BomBimBom]

Платан разжирел и зазнался по отношению к розничным покупателям, как и чип и дип...
Я пока не понял, нужен прямоугольник тока в нагрузке или напряжения, приложенного к ней?
С прямоугольником напряжения еще относительно просто и серия DRF120*
как специально для этого делалась. У IXYS тоже похожие есть вроде.
А если имп. тока, то серия DRF120* будет эээ.. не очень подходящая,
поскольку работает в ключевом режиме D (Полностью открыт или закрыт).
Как вариант, по-моему, это использовать что-то более линейное,
например на базе ARF1505, DE475-102N21A.
Только обязательно с цепью управления, охваченной ООС по току в нагрузке.
И вот тогда напряжение, приложенное к нагрузке, буде иметь вид продифференцированного
прямоугольного импульса тока с поправкой на времена фронтов и спадов.

очень интересно. спасибо. а что нужно, источник тока или источник напряжения - еще нет определенного мнения. для моего случая и тот и другой варианты имеют свои преимущества. больше конечно склоняюсь к источнику тока

[BomBimBom]

очень интересно. спасибо. а что нужно, источник тока или источник напряжения - еще нет определенного мнения. для моего случая и тот и другой варианты имеют свои преимущества. больше конечно склоняюсь к источнику тока
очень интересно. спасибо. а что нужно, источник тока или источник напряжения - еще нет определенного мнения. для моего случая и тот и другой варианты имеют свои преимущества. больше конечно склоняюсь к источнику тока

интересно правильно ли я понимаю физику процесса: большое напряжение необходимо для формироавние фронта, дальше же это высокое напряжение не нужно, т.е. надо использовать накопители высоковольтные, но с малой емкостью, а для поддержания длительности - относительно низковольтное, но с большой емкостью?



или будет достаточно регулирования по затвору?

Сообщение отредактировал Tanya - Feb 16 2010, 13:09

[asdf]

Вообще требуется прямоугольные наносекунды получить на электрохимической ячейке (анод-электролит-катод, являющейся активно-емкостной нагрузкой), но неизбежной данностью является этот самый конттур большой. Фронты важны, но и длительности импульсов тоже.

Если я Вас правильно понял, контур с большой индуктивностью - это токоподвод к ячейке?
Тогда может быть имеет смысл по нему передавать DC-питание, а сам генератор импульсов переместить поближе к ячейке - задача значительно упростится.

[Vldmr]

Народ, учим матчасть!
Контур в 1 метр будет порядка длины волны, это значит острый фронт с использованием тадиционных расчётов не получить.
Автору можно посоветовать использовать подвод напряжения к ячейке с использованием длинной линии илм расположить генератор у ячейки.
В ячейке, как я понимаю, важен не ток, а заряд через не прошедший. Можноно коммутировать относительно высоковольтную ёмкость на ячейку(если генератор рядом), посчитав при этом чтобы колебательный процесс был апериодическим.

[lunin]

интересно правильно ли я понимаю физику процесса: большое напряжение необходимо для формироавние фронта, дальше же это высокое напряжение не нужно, т.е. надо использовать накопители высоковольтные, но с малой емкостью, а для поддержания длительности - относительно низковольтное, но с большой емкостью?
или будет достаточно регулирования по затвору?

Я для своей схемы использовал только "регулирование по затвору", т.е. ООС по току.

Ну а располагать источник импульсов конечно надо как можно ближе к нагрузке, это классика.

[jam]

интересно правильно ли я понимаю физику процесса: большое напряжение необходимо для формироавние фронта, дальше же это высокое напряжение не нужно, т.е. надо использовать накопители высоковольтные, но с малой емкостью, а для поддержания длительности - относительно низковольтное, но с большой емкостью?
или будет достаточно регулирования по затвору?

Посмотрите , как делаются эксимерные лазеры - импульс тока несколько нс, ток мегаамперы, напряжение киловольты. контур разбит на части порядка сантиметров и имеет несколько метров в длину (длина активной зоны). Применяются керамические конденсаторы, трансформаторы на линиях для пробоя промежутка и тиратрон.
P.S Для улучшения гомогенности (равномерности мощности в апертуре) лазера иногда применяют предионизацию при помощи рентгеновской трубки. Это хороший способ для формирования контура тока.

[BomBimBom]

Если я Вас правильно понял, контур с большой индуктивностью - это токоподвод к ячейке?
Тогда может быть имеет смысл по нему передавать DC-питание, а сам генератор импульсов переместить поближе к ячейке - задача значительно упростится.

Контур образует не столько токоподвод, сколько конструкция ячейки, ее уменьшить, к сожалению, не получится

[asdf]

Контур образует не столько токоподвод, сколько конструкция ячейки, ее уменьшить, к сожалению, не получится

А компенсировать, создав бифиляр возвратным проводом?
Нарисовали бы хотя бы схематически конструкцию ячейки, а то без чертежа как то сложно понять, что можно сделать.

[DS]

P.S Для улучшения гомогенности (равномерности мощности в апертуре) лазера иногда применяют предионизацию при помощи рентгеновской трубки. Это хороший способ для формирования контура тока.

Вообще - то там предионизация есть всегда, для этого торчат иголки из верхнего электрода. Я уже лет 20 не занимался этими лазерами, но что-то мне помнится, что предионизации нужна принцириально для его работы и это совсем не с электрическими проблемами связано.

[jam]

Нарисуйте, что Вы собираетесь сделать - если сделать контур как в лазере вокруг этой ячейки, то можно добиться очень больших токов. Но может быть есть и более простые способы.

Вообще - то там предионизация есть всегда, для этого торчат иголки из верхнего электрода. Я уже лет 20 не занимался этими лазерами, но что-то мне помнится, что предионизации нужна принцириально для его работы и это совсем не с электрическими проблемами связано.

Предионизация нужна для того, чтоб быстрее развивался пробой . Но он неравномерный.

[BomBimBom]

Народ, учим матчасть!
Контур в 1 метр будет порядка длины волны, это значит острый фронт с использованием тадиционных расчётов не получить.
Автору можно посоветовать использовать подвод напряжения к ячейке с использованием длинной линии илм расположить генератор у ячейки.
В ячейке, как я понимаю, важен не ток, а заряд через не прошедший. Можноно коммутировать относительно высоковольтную ёмкость на ячейку(если генератор рядом), посчитав при этом чтобы колебательный процесс был апериодическим.

Позволит ли длинная линия регулировать амплитудно-временные параметры импульсов в требуемом диапазоне?

[jam]

Позволит ли длинная линия регулировать амплитудно-временные параметры импульсов в требуемом диапазоне?

Думаю, что линия с таким импедансом не реализуема, впрочем если Вам удастся припаять к одной точке 1000 50-омных кабелей то получится. А если ещё сможете регулировать их длину и сопротивление, что сможете настраивать её параметры.
Лучше нарисуйте Вашу коробку.