Увеличение амплитуды импульсов на трансформаторе Опции

[DSIoffe]

Здравствуйте все!
Мне нужно получить импульсы частотой 10 МГц с фронтами порядка 20 нс размахом 40 В на нагрузке порядка 200 пФ. Хочется попроще. Возникла мысль получить импульсы размахом 15-20 В на драйвере MOSFET вроде EL7457 и подать их на вход повышающего трансформатора.
Вопрос: как правильно выбрать трансформатор для такой задачи?
Заранее признателен.

[Tanya]

Здравствуйте все!
Мне нужно получить импульсы частотой 10 МГц с фронтами порядка 20 нс размахом 40 В на нагрузке порядка 200 пФ.

Для справки - ток во вторичной цепи будет 4 ампера. А в первичной?

[yrbis]

Здравствуйте все!
Мне нужно получить импульсы частотой 10 МГц с фронтами порядка 20 нс размахом 40 В на нагрузке порядка 200 пФ. Хочется попроще. Возникла мысль получить импульсы размахом 15-20 В на драйвере MOSFET вроде EL7457 и подать их на вход повышающего трансформатора.
Вопрос: как правильно выбрать трансформатор для такой задачи?
Заранее признателен.

я бы взял LM5110 и собрал бы мост на 4х mosfetaх BSL308 и его бы уже нагрузил на ёмкость.

[maugli]

Для справки - ток во вторичной цепи будет 4 ампера. А в первичной?

А у меня 0.4 А получается .

[Tanya]

А у меня 0.4 А получается .

У Вас - правильно. А мне - позор.

[DSIoffe]

У Вас - правильно. А мне - позор.

И обоим - спасибо

я бы взял LM5110

Так он же до 15 В, а мне 40 надо на ёмкости. То есть вопрос про трансформатор остаётся.

[Wise]

..А нельзя питание сразу взять 40 вольт.. и к нему подобрать драйвер или самодельный каскад.
Или я чего-то не понял..
С моточными зачем лишний раз.. Развязка нужна?

[yrbis]

Так он же до 15 В, а мне 40 надо на ёмкости. То есть вопрос про трансформатор остаётся.

40В на транзисторы, 10 на драйвер для их управления.
Делайте как хотите, токо трансформатор на ёмкости никогда красивых импульсов не выдаст, трансформаторы на 10МГц можно найти у pulseeng.com

[DSIoffe]

Спасибо.
Вот и не хочу громоздить источник на 40 В, не знаю, как получить импульсы 40 В 10 МГц с хорошими фронтами на 200 пФ. То есть готовых драйверов нет, а во что может вылиться схема на транзисторах?

[AlexeyW]

Если посмотреть, например, IR4427, она делает примерно то же, но до 25В. Только нельза забывать, что на драйвере выделится столько же энергии, сколько идет на емкость - 40В*40В*10^7Гц*2*10^-10Ф/2 = 1,6Вт - микросхема не пойдет, нужен двухтактный внешний каскад, ну хоть просто два транзистора с минимальной обвязкой.
Трансформатор для повышения легко сделать самому - но нужно с очень маленькой индуктивностью рассеяния, ну, к примеру, если повышать в два раза - один провод первичкм между двумя вторички. И согласующее сопротивление на входе и выходе трансформатора.

[Wise]

.. а во что может вылиться схема на транзисторах?

Такой каскад, с управлением от логики 5 вольт, вероятно, выльется в 6-10 транзисторов..

..Только нельза забывать, что на драйвере выделится столько же энергии, сколько идет на емкость - 40В*40В*10^7Гц*2*10^-10Ф/2 = 1,6Вт

..Это из чего следует, напомните мне, если не сложно.. КПД ключа 50%, что ли..?
..Хотя, возможно: (0,4*40/2)/5 = 1,6..
Опять же, при заряде конденсатора.. половина энергии..
Давно я конденсаторы не заряжал, от нуля и до 40 вольт, да и периодически..

[DSIoffe]

Спасибо.

Трансформатор для повышения легко сделать самому

А купить? На что он должен быть похож? Ну никогда я их не делал.

Такой каскад, с управлением от логики 5 вольт, вероятно, выльется в 6-10 транзисторов..

А где бы посмотреть образец? Извиняюсь за нахальный вопрос, но я просто не представляю, как это сделать на транзисторах.

[Wise]

А где бы посмотреть образец? Извиняюсь за нахальный вопрос, но я просто не представляю, как это сделать на транзисторах.

..Точно с вашими параметрами посмотреть образец где, не знаю.
Но, я бы искал идеи в схемах видеоусилителей, усилителей мощности для кабельных сетей ("катодники" так называемые), высоковольных усилителей, в схемах стандартной логики и эмиттерно-связанной.

..Такая задача, как у вас, это же увлекательное занятие на один день.
Если, конечно, изделие не серийное. Да и полного ТЗ не огласили..

Сообщение отредактировал Wise - Mar 1 2011, 22:36

[AlexeyW]

Такой каскад, с управлением от логики 5 вольт, вероятно, выльется в 6-10 транзисторов..

В 10 вряд ли, 6 - очень вероятно

..Это из чего следует, напомните мне, если не сложно.. КПД ключа 50%, что ли..?
..Хотя, возможно: (0,4*40/2)/5 = 1,6..
Опять же, при заряде конденсатора.. половина энергии..

Скорее, я ошибся в два раза, не учтя двукратность - фронт и спад - будет три ватта. При заряде емкости на ключе выдетися та же енергия, что на емкости.

А купить? На что он должен быть похож? Ну никогда я их не делал.
А где бы посмотреть образец? Извиняюсь за нахальный вопрос, но я просто не представляю, как это сделать на транзисторах.

Где купить, понятия не имею - всю жизнь сами их делали, мотали на кольцевых сердечниках. Ну, возьмите кольцо М2000 с изоляцией, на нем витков тремя проводами рядом намотайте 10 витков. Средний провод - первичка, два крайние - соедините последовательно - вторичка.

[NicSm]

Где купить, понятия не имею - всю жизнь сами их делали, мотали на кольцевых сердечниках. Ну, возьмите кольцо М2000 с изоляцией, на нем витков тремя проводами рядом намотайте 10 витков. Средний провод - первичка, два крайние - соедините последовательно - вторичка.

М2000 не берите смотрите на ВЧ ферриты

[НЕХ]

попались когда-то платки с любопытным содержимым - каждый житель большого города проходил мимо них десятки раз.
http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=80915
работали на частоте 8,2 MHz.
в передатчике - полумост из полевиков sud06n10-225l
управлялся драйвером 74ас11244 - нижний транзистор непосредственно через 10 Ом, верхний - через трансформатор.
драйвер питался 6 вольтами !

на мой взгляд лучше использовать более дорогие, но доступные транзисторы с малыми ёмкостями RD06HVF1

[yrbis]

Извиняюсь за нахальный вопрос, но я просто не представляю, как это сделать на транзисторах.

вот мой каскад, работает на 4х МГц, щас собрал такой же именно для 10МГц, только транзисторы другие, 4 мосфета...как и писал... причём можно две сборки поставить вместо 4х мосфетов....
п.с. вместо трансформатора у Вас ёмкость, лень стирать было

Эскизы прикрепленных изображений

 

[asdf]

Мне нужно получить импульсы частотой 10 МГц с фронтами порядка 20 нс размахом 40 В на нагрузке порядка 200 пФ. Хочется попроще. Возникла мысль получить импульсы размахом 15-20 В на драйвере MOSFET вроде EL7457 и подать их на вход повышающего трансформатора.
Вопрос: как правильно выбрать трансформатор для такой задачи?

Я бы предложил использовать драйвер типа IXDD415 - в мостовом включении при питании 20В, а далее коаксиальный трансформатор с удвоением.

[yrbis]

Да, у меня, собрано для пачки импульсов, т.е. идут с 10ок импульсов потом тишина под 500мкс, как будет работать с непрерывным меандром над подумать... если что, то можно не LM5110 а ucc27200 схема включения там в pdf есть

[тау]

То есть готовых драйверов нет, а во что может вылиться схема на транзисторах?

возможно как-то так , для меандра.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yakub_EZ]

возможно как-то так , для меандра.

R8 D6 V3 для чего?

[DSIoffe]

Спасибо большое.

вот мой каскад, работает на 4х МГц, щас собрал такой же именно для 10МГц, только транзисторы другие, 4 мосфета...как и писал...

А какие другие? Я вот пробую моделировать - скорости бы побольше.

возможно как-то так , для меандра.

А зачем индуктивность? И присоединяюсь к вопросу про R8 D6 V3.

[yrbis]

А какие другие? Я вот пробую моделировать - скорости бы побольше.

вроде irf7350 в эмуляторе работает, это сборка из двух транзисторов на ней можно одно плечо собрать, и подать питание 40В(т.е. вообще одной сборкой обойдётесь). Я использую для 10МГц те, что писал в первом посте, но у меня токи в импульсе большие, поэтому использую редкость, посмотрите у irf.com любые транзисторы с ёмкостью затвора до 500p на 60 Вольт ну и ток требуемый(до ампера в импульсе).

не, мой вариант с ёмкостью для меандра не подойдёт, ёмкость рано или поздно разрядится. Над подумать

[тау]

А зачем индуктивность? И присоединяюсь к вопросу про R8 D6 V3.

индуктивность в данном случае на несколько наносекунд укорачивает фронты и лишнюю сотню милливатт перебрасывает с транзистора на эмиттерный резистор.
R8 D6 V3 способствуют Q1 в рассасывании, иначе на Q4 в 2 раза больше мощность.

[AlexeyW]

индуктивность в данном случае на несколько наносекунд укорачивает фронты и лишнюю сотню милливатт перебрасывает с транзистора на эмиттерный резистор.

Вообще, индуктивность можно было бы использовать одновременно и для повышения напряжения, и для уменьшения потерь в разы. В смысле, что в схеме, где идеальный ключ подает питание на цепочку диод - индуктивность - умкость, будет удвоение напряжения без потерь вообще. В реальной схеме при таком перезаряде будет потерь 10-20, но не 100%.

[тау]

Вообще, индуктивность можно было бы использовать одновременно и для повышения напряжения, и для уменьшения потерь в разы. В смысле, что в схеме, где идеальный ключ подает питание на цепочку диод - индуктивность - умкость, будет удвоение напряжения без потерь вообще. В реальной схеме при таком перезаряде будет потерь 10-20, но не 100%.

конечно, в случае более низких частот, хотя бы на порядок, или при наличии действительно "идеального ключа", это было бы так.

[DSIoffe]

Спасибо огромное, во как на модели в Micro-Cap получилось.
А ещё быстрее можно?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[тау]

Проверьте сквозные токи и мощности на транзисторах.

[AlexeyW]

конечно, в случае более низких частот, хотя бы на порядок, или при наличии действительно "идеального ключа", это было бы так.

Тут вроде как получается характерная индуктивность порядка 0,3 мкГн, и волновое сопротивление контура порядка десятков Ом - а сопротивление канала хороших небольших полевиков десятые Ома и меньше - по идее, все должно получиться. Если мешает время открывания полевика - можно задержать процесс насыщающимся ферритовым кольцом в индуктивности.

[yrbis]

А ещё быстрее можно?

Я такое хотел предложить, но у меня в моделе не получилось получить красивых импульсов затвор-исток P-канального транзистора. Из-за обратных токов через диод они сильно искажаются, получается транзистор толком не открывается. Плюс как подмечает Тау, если верить оркаду, то средний ток, который через сборку пойдёт чуть больше ампера(40 Вт получается). Над подумать...

[DSIoffe]

Проверьте сквозные токи и мощности на транзисторах.

Проверил, большое спасибо. Понял, что есть заряд затвора и почему он присутствует в datasheets . Сквозные токи ампер по 5, и не короткие. Уже придумал, как обойду, помоделирую и отчитаюсь.

у меня в моделе не получилось получить красивых импульсов затвор-исток P-канального транзистора.

Импульсы на затворах изуродованные у обоих транзисторов, на моей картинке это видно. Диод тут ни при чём, он занимается привязкой верхнего уровня управляющих импульсов к истоку p-канального транзистора.

[yrbis]

Импульсы на затворах изуродованные у обоих транзисторов, на моей картинке это видно. Диод тут ни при чём, он занимается привязкой верхнего уровня управляющих импульсов к истоку p-канального транзистора.

Я в эмуляторе использовал источник напряжения, и резисторов в затворы не ставил, искажались только на р-канальном именно из-за диода, если у Вас искажаются импульсы с самого драйвера, значит ему тока не хватает или скорости.

Я тут вспомнил, что год назад делал мост на мосфетах, где верхними ключами, управлял через трансформатор, частота была 4МГц импульсы были вполне приличными. Трансформаторы при этом были с единичным коэффицентом трансформации, т.е. с минимальной несвязанной индуктивностью, по сути получалось, что трансформатор нагружен на ёмкость. Наверное, если транзисторов не хочется, то можно попробовать использовать трансформатор с согласующими элементами, самим такой не смотать, по крайней мере у меня не получалось, у меня тогда хорошо заработал транс C2042. могу для теста дать парочку. Драйвер с размахом 12В на начало обмотки ему в инверсии второй такой на конец обмотки(итого 24В) и таких 2шт(48В). (одна микросхема Lm5110 и два трансформатора) Правда трансформаторы такие трудно доступные. С трансформаторами можно глянуть так же на всякие микросхемы для развязки ethernet, 10 - 100Mbit там можно найти очень компактные сборки из 2х-4х трансформаторов с коэффицентами передачи 1-2.

[Tanya]

Проверил, большое спасибо. Понял, что есть заряд затвора и почему он присутствует в datasheets . Сквозные токи ампер по 5, и не короткие. Уже придумал, как обойду, помоделирую и отчитаюсь.

А биполярные транзисторы уже нельзя применять?

[DSIoffe]

Нарисовал модель схемы, попробовал давить сквозные токи, вводя мёртвое время. Оказалось, что по-любому во время открывания одного из транзисторов второй тоже приоткрывается. Рисунки прилагаю. Почему так? Как с этим бороться? Или это я что-то неправильно делаю в Micro-Cap?

А биполярные транзисторы уже нельзя применять?

Так в схеме с ними намного больше деталей. Или есть и попроще схемы?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yakub_EZ]

Так в схеме с ними намного больше деталей. Или есть и попроще схемы?

Куда уж проще схема предложенная тау.
Каюсь, я её собрал и проверил утром 4 марта, без каскада эмитерных повторителей. Конденсатор связи между транзисторами 1нан, транзисторы серии ksp, резисторы все те же номиналы, МЛТ, диод с 5 вольт 1n4148. Без "подпитки" от диода схема не дотягивала сигнал до 0.
Дешевле и проще придумать сложно, победа, однозначно

Эскизы прикрепленных изображений

 

[yrbis]

без каскада эмитерных повторителей

т.е. без емкостной нагрузки? или она работает на ёмкости 200 пик без повторителей!!?

[yakub_EZ]

т.е. без емкостной нагрузки? или она работает на ёмкости 200 пик без повторителей!!?

Да, без емкостной нагрузки. Вернее 16 пик от щупа. Ток без нагрузки - 10 мА.
Так как я это начал, то продолжу пытать этот комок резисторов. Допаял повторители
С повторителями порядка -20 мА. С нагрузкой 220 пФ 100 - 120 мА, с дросселем не экспериментировал. На осциллограмме напряжение на конденсаторе 220 пФ.
Чтобы убедится в истинности "логического" входа данной схемы поставил буфер на 74hc00 от ST. Соединил два выхода, на фото логика спрялалась между диодом и нижним транзистором (2907) повторителя, на ногах желтого конденсатора пятивольтового питания.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DSIoffe]

Спасибо. Вот я попробовал моделировать это дело без повторителей. С одной стороны - очень приятно, никаких сквозных токов. С другой стороны - схема получилась очень чувствительной к номиналам, в том числе и нагрузки, что для меня совсем никуда, потому что ёмкость нагрузки мало предсказуема. Полного размаха получить не удалось. Длительность фронта у меня не должна превышать 1/6 периода, то есть синусоидальный сигнал не подходит. Вот ещё бы чуть-чуть подправить что-нибудь...

[yrbis]

не знаю как с ценой и доставабельностью, но) http://www.supertex.com/pdf/datasheets/HV738.pdf

ещё посмотрите на http://www.supertex.com/pdf/datasheets/TC6320.pdf там же и схема включения есть(диоды закоротить можно), просто она специально для пъезопреобразователей сделана (ёмкостная нагрузка, частоты до десятков МГц), может поможет

[yakub_EZ]

Вот ещё бы чуть-чуть подправить что-нибудь...

Думаю, в эмиттерном повторителе заменить транзисторы на bcp53|56 и уменьшить сопротивления от эмиттеров транзисторов до нагрузки до пол ома