Выжмем невозможное из катушки!, Получение резких скачков тока. Опции

[Waso]

Здравствуйте!

Я должен сделать генератор для экспериментальной установки исследования импульсного магнитного поля. Необходимо как можно резче развивать и останавливать ток в катушке индуктивности. Поэтому ставить шунтирующий диод недопустимо, как и создавать другие возможные пути для отхода тока катушки. Сами катушки имеют индуктивность не больше десятка миллигенри. Величина напряжения, подаваемого на катушку не имеет значения. Важен ток - порядка десятка ампер. Также и частота возбуждения сравнительно низка: 100-30К герц, но важно получить резкие фронты (десятки-сотни наносек). Cм. рисунок: на графике зеленая линия - напряжение на конденсаторах, красная - ток через катушку. Осталось воплотить в жизнь ключ управляемый напряжением.

Насколько я понимаю транзисторы или тиристоры в качестве ключей использовать бесполезно - всеравно пробьет. Да и высоковольтные транзисторы обычно медленные. Пока остановился на лампах, но не имел с ними раньше дела и незнаю какой ток они могут пропустить. Возможно придется ставить в параллель несколько штук.

Срочно нужен совет! Спасибо.

Сообщение отредактировал Waso - Nov 20 2005, 17:26

[тау]

Для каждого значение L можно подобрать R и C такие, чтобы обеспечить постоянство t фронта тока. При этом на один из концов L подаёте ключом напряжение от источника, а к другому концу подсоединены эти R и C. Никаких ОС не надо .

[lunin]

[attachment=48071:Driver_rev6_0.bmp]

Для каждого значение L можно подобрать R и C такие, чтобы обеспечить постоянство t фронта тока. При этом на один из концов L подаёте ключом напряжение от источника, а к другому концу подсоединены эти R и C. Никаких ОС не надо .

Это не вариант. Необходимо обеспечить на выходе источника тока, управляемого напряжением, заданное значение (форму) тока и при этом нагрузка не должна влиять на форму тока. В рамках начальных условий, конешна Так что ООСТ как раз очень надо. И очень хорошо работающую.

А зачем Вам линейный режим? А как ток выводится? Схему бы нарисовали...
Подумайте о биполярных транзисторах...

Линейный? Чтоб регулировать ток можно было
Схема оконечника с общим истоком, нагрузка включается в цепь стока. Прежде чем схему выложу, её придется упростить. Иначе меня просто третирует начальство. И схему бы обсудить целиком, и показать всю не могу - как в анекдоте про самую неприятную болезнь.

А про биполярные я думал, конечно. Только кажись, такие еще не изобрели, чтоб время отклика было бы <=5нс, Uкэ =>1000В при Iк=>1А и Pмах=>1000Вт. Или хотя бы не менее 150Вт, а то они чего-то так быстро взрываются... Если чего похожее по параметрам предложите - рассмотрю обязательно.

Сообщение отредактировал Tanya - Sep 27 2010, 05:34

Причина редактирования: Удаление тяжелой картинки

[Tanya]

Это не вариант. Необходимо обеспечить на выходе источника тока, управляемого напряжением, заданное значение (форму) тока и при этом нагрузка не должна влиять на форму тока. В рамках начальных условий, конешна Так что ООСТ как раз очень надо. И очень хорошо работающую.

Вот это нужно было сразу писать. Кроме того надо было описать форму импульса и коридор допуска.

Линейный? Чтоб регулировать ток можно было

Вот я и предлагала импульсным регулировать... В катушке удобно.

Схема оконечника с общим истоком, нагрузка включается в цепь стока. Прежде чем схему выложу, её придется упростить. Иначе меня просто третирует начальство. И схему бы обсудить целиком, и показать всю не могу - как в анекдоте про самую неприятную болезнь.

А про биполярные я думал, конечно. Только кажись, такие еще не изобрели, чтоб время отклика было бы <=5нс, Uкэ =>1000В при Iк=>1А и Pмах=>1000Вт. Или хотя бы не менее 150Вт, а то они чего-то так быстро взрываются... Если чего похожее по параметрам предложите - рассмотрю обязательно.

Транзисторы можно последовательно включать... С мощностью Вы, возможно, ошибаетесь.
А вот картинки нужно сжимать. Вот -

Эскизы прикрепленных изображений

 

[lunin]

Вот это нужно было сразу писать. Кроме того надо было описать форму импульса и коридор допуска.

Форму импульса прилагаю на бумажке. Картинка после сильного сжатия теряет внешний вид.
Допуск по фронту - не хуже +/- 10% в диапазоне индуктивностей нагрузки 10~150мкГн. Или пусть будет хотя бы но 110мкГн, а то есть шанс получить слишком большую амплитуду напряжения, которую не сможет выжать устройство.

Вот я и предлагала импульсным регулировать... В катушке удобно.

Слабо себе представляю такое регулирование в данных условиях. Можно поподробнее?

Транзисторы можно последовательно включать... С мощностью Вы, возможно, ошибаетесь.

Каскодную (многоэтажную в цепи нагрузки) схему готов рассматривать, но есть опасения насчет режимов работы транзисторов в каскоде, реализации цепей смещения раб.точки и их инерционности.
Насчет мощности: транзисторы позволяют над собой проводить некоторые насилия с десятикратной, и даже более, перегрузкой по мощности и небольшой по току. Только приходится создавать условия открытого состояния не более нескольких сотен мкс, иначе гарантированный труп (см картинку. жертвы предыдущих разработок.).

Сообщение отредактировал lunin - Sep 27 2010, 09:54

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tanya]

Форму импульса прилагаю на бумажке. Картинка после сильного сжатия теряет внешний вид.

Нет. А Вашу бумажную картинку перерисуйте в графическом редакторе. И длительность полки напишите.

Допуск по фронту - не хуже +/- 10% в диапазоне индуктивностей нагрузки 10~150мкГн. Или пусть будет хотя бы но 110мкГн, а то есть шанс получить слишком большую амплитуду напряжения, которую не сможет выжать устройство.

Как это понимать?

Слабо себе представляю такое регулирование в данных условиях. Можно поподробнее?

Смысл в том, что если индуктивность не меняется, производная тока равна напряжению, если забыть о сопротивлении катушки. Поэтому, открыв ключ полностью, получим фиксированную скорость нарастания, а отключив, - нулевую, если дать току дополнительный путь (диод...?). Напряжение ведь можно предварительно установить...

Каскодную (многоэтажную в цепи нагрузки) схему готов рассматривать, но есть опасения насчет режимов работы транзисторов в каскоде, реализации цепей смещения раб.точки и их инерционности.
Насчет мощности: транзисторы позволяют над собой проводить некоторые насилия с десятикратной, и даже более, перегрузкой по мощности и небольшой по току. Только приходится создавать условия открытого состояния не более нескольких сотен мкс, иначе гарантированный труп (см картинку. жертвы предыдущих разработок.).

Как-то попалась мне диссертация. Там пучок выводили импульсом тока в катушке отклонения. Так там не стеснялись лампы поставить. В Оксфорде, Кембридже (?). Не помню уже, где.
Может, и транзисторы подойдут... Цепи (делители) в базах придется, конечно тщательно компенсировать..
Есть еще вариант. Вы берете катушку с большей индуктивностью, загоняете туда нужный ток, а потом перекоммутируете ее на маленькую.

[lunin]

Нет. А Вашу бумажную картинку перерисуйте в графическом редакторе. И длительность полки напишите.

А картинку действительно необходимо перерисовывать? Полки, как горизонтальной компоненты, нет. Просто ток намного медленнее убывает после достижения максимума (кривые руки авторучки)

Как это понимать?

В смысле производная тока равна напряжению и к тому же напряжение имеет прямую пропорциональную зависимость от величины индуктивности. Поэтому я снизил требование к величине индуктивности со 150 до 110мкГн.

Смысл в том, что если индуктивность не меняется, производная тока равна напряжению, если забыть о сопротивлении катушки. Поэтому, открыв ключ полностью, получим фиксированную скорость нарастания, а отключив, - нулевую, если дать току дополнительный путь (диод...?). Напряжение ведь можно предварительно установить...

Идея ясна.. Надо её поразмыслить получше, может применю кое-что.. Поскольку в чистом виде она не применима... Ладно, подумаю.

Как-то попалась мне диссертация. Там пучок выводили импульсом тока в катушке отклонения. Так там не стеснялись лампы поставить. В Оксфорде, Кембридже (?). Не помню уже, где.
Может, и транзисторы подойдут... Цепи (делители) в базах придется, конечно тщательно компенсировать..
Есть еще вариант. Вы берете катушку с большей индуктивностью, загоняете туда нужный ток, а потом перекоммутируете ее на маленькую.

Вакуумную эл.лампу стал обдумывать, еще когда начал читать эту тему сначала. Вот только проблема: прибор должен быть НОСИМЫЙ в руках!

Про сопротивление и ёмкость катушки забываем? ... Катушка, надеюсь, линейная?

Да, забываем, сейчас это в расчет не берется. Катушка линейная. В дальнейшем она будет заменена длинным проводом (где-то до 20м), отсюда и требование к каскаду о поддержании формы тока независимо от величины реактивности. Ну и необходимость в ООС по току..

Если заводить обратную связь по скорости нарастания тока - эта обратная связь должна иметь постоянную времени в наносекунды. Так как 250 наносекунд - весь фронт. Да, каскод, может быть. А может быть и нет, так как тут уже почти что СВЧ при амплитуде напряжения в сотни вольт.

Как здесь лучше применить каскод?

Снять требования к скорости реакции обратной связи можно, если вообще выкинуть обратную связь из процесса формирования фронта. Только для этого нужно индуктивность катушки измерить предварительно, а потом ключом скоммутировать на катушку заранее выстановленное напряжение. Такие ключи не обязаны быть линейными, поэтому больше шансов, что их удастся подобрать.

Это не вариант, поскольку измерения проводить придется в при большом уровне шума индустриальных помех. А это большой геморрой.
Устройство должно иметь минимальное количество подстроек и регулировок. По принципу:"подключил-нажал-измерил-дальше пошел измерять"

[Tanya]

Да, забываем, сейчас это в расчет не берется. Катушка линейная. В дальнейшем она будет заменена длинным проводом (где-то до 20м), отсюда и требование к каскаду о поддержании формы тока независимо от величины реактивности. Ну и необходимость в ООС по току..

В таком случае ток (часть его) потечет в емкость. Это неизбежно.

Устройство должно иметь минимальное количество подстроек и регулировок. По принципу:"подключил-нажал-измерил-дальше пошел измерять"

Сначала при маленьком напряжении... Потом дальше... Дальше - больше...

[Oldring]

В таком случае ток (часть его) потечет в емкость. Это неизбежно.

Тут хорошо бы взглянуть на резонансную частоту получающейся антенны сначала.

[Tanya]

Тут хорошо бы взглянуть на резонансную частоту получающейся антенны сначала.

Плохо получится все это... Может, действительно, это антенна.
А я сначала думала, что это очередная электромагнитная пушка... метатель...