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

[asdf]

Немного не понял о пробое (на графике всего 600V).
Посмотрите, может подойдут, правда стоят дорого.
С родными драйверами (30А) получал 500V/nS.

Прикрепленные файлы

 de475_102n21a.pdf ( 173.64 килобайт ) Кол-во скачиваний: 1408

 

[Waso]

Виноват - не показал график напряжения на катушке... На верхнем конце катушки напряг скачет от +1кВ до -4кВ, иногда добивает до -6кВ. (Чета я непонял откуда там плюс берется - неужели паразитная емкость катушки так сказывается...)

За доку спасибо. Буду знать что такие штучки есть.

Купить DE475-102N21A по цене 3568.46 руб.

Ну нет уж! Лучше лампы!

Сообщение отредактировал Waso - Nov 16 2005, 17:57

[TsAN]

транзисторы или тиристоры в качестве ключей использовать бесполезно - всеравно пробьет

Ну, это как выбрать. Все зависит от dI/dt в катушке.
IMHO, при указанных Вами параметрах L и С на замыкание вполне можно применить тиристор - во всяком случае, в конденсаторно-тиристорных системах зажигания (напр., магнето МБ-1, ЭМ-7) при C=0,5-1 мкФ и L=0,2-1 мГн (величины того же порядка, что и в приведенной Вами схеме) их применение вполне успешно при токе в катушке 30-100 А; в данном случае скорость нарастания тока определяется в первую очередь резонансной частотой последовательного LC-контура - в вышеуказанных магнето это около 50 кГц, что ограничивает скорость нарастания тока величиной 15-20 А/мкс.
На размыкание ситуация несколько хуже - при размыкании такой катушки с током 5 А при малых емкостях выброс напряжения уже около киловольта получается.
Лампы на амперные токи и киловольтные напряжения в природе есть, но, IMHO, по характеристакам идеальности реализуемого на их основе ключа, прежде всего по сопротивлению в открытом состоянии, скорее всего, будут проигрывать ключам на п/п.

Удачи!

[_artem_]

А что если поставить ключи на транзисторах последовательно а для уравнивания напряжения в режиме размыкания использовать высокоомные резисторы подключенные паралельно каждому тразистору? Обычно так делается в высоковольтном выпрямителе напряжения когда диоды подключены последовательно. Но для вашего случая это тоже должно подойти.

[Dimitris]

Закон коммутации равен для всех.
И лампы тоже пробиваются.
Практически напряжение на катушке будет ограничиваться только собственной емкостью. Ну и пробивным напряжением, естественно.
Каков бы ключ ни был, а защитный разрядник все-таки нужен.

[сэм]

Есть специальные лампы, токи до 20 А , напруги десатки киловольт. Применяются в локации

[khach]

Развивать ток- это тиратроны типа ТГИ ( водородные, импульсные), а вот останавливать - это проблема.
Или импульсные лампы типа ГМИ - эти и отсекать могут, но ток тогда прийдеться уменьшить, ампер до 25-50. Но лампы- это от напряжения 1.5-2 кВ и выше, тиратроны от 700В и выше.
Хотя, посмотри подшивки ПТЭ - был там ИМХО коммутатор на холодном катоде, который с такими токами справлялся. У него катод делался из травленного сверхпроводящего провода - концы сверхпроводящих жилок образовывали иголки-ионизаторы. Сейчас встречал ссылки на подобные катоды из углеродных нанотрубок - напряженность поля гигантская, на испарение нанотрубки всяко устойчивее металла и проводимость огромная. Если доступна нормальная вакуумная арматура ( насосы, манометры) то можно самому такую лампу соорудить, если очень припрет. (Хинт - в качестве баллона использовалась стеклянная миска от стиральной машины-автомата, в нем отверстие и закреплен дисковый (стаканообразный) анод, нижнее дно - металлическое, несло на себе катод большой и плоский, сетка стояла на керамических стоечках). Если стрелять нечасто, несколько раз в секунду максимум, то проблем с охлаждением небудет. Накопитель энергии- дисковые керамические конденсаторы. Конструкция с минимальной длиной проводов, осесимметричная относительно "лампы".
А с лампами проблем много- во первых, они старые и качество будет, мягко говоря, неизвестное. Потом их прийдеться тренировать. Во вторых, при таких режимах очень легко прийти к распылению катода и "загнать" лампу за сотню выстрелов. Выжный вопрос- вопрос накала. Проще выбрать схему, где катод заземлен, иначе прийдеться искать накальный трансформатор на высокое пробивное напряжение и мириться с его емкостью.

[TsAN]

а защитный разрядник все-таки нужен.

Разрядник, конечно, с проблемой перегрузки по напряжению справляется весьма хорошо. Да вот только в момент пробоя получается шунтирование искрой катушки с током, что приводит к увеличению (IMHO, на порядки) постоянной времени разрядной цепи и соответствующему затягиванию спада тока.

Купить DE475-102N21A по цене 3568.46 руб.

Ну нет уж! Лучше лампы!

Ну, это Вы еще стоимость схемы на основе предложенных ламп, IMHO, не оценивали...

Удачи!

[Waso]

Мдяааааа... Погорячился я с лампами. Перерыл немало инфы по ним - ток анода - миллиамперы.
Хоть ампер был-бы... Спасибо за предложенные варианты, но они действительно еще дороже и фантастичнее чем та интегральная фенька.

Насчет последовательного включения нескольких ключей сначала понравилась идея, но ИМХО в реале они одновременно не закроются и самый шустрый крякнет...

Тиристор непойдет - он же защелкивается. А мне на пике тока рвать цепь надо.

Насчет закона коммутации - ну у ламп-то пробивное на порядок выше чем у п/п.

Что-ж делать-то...
Однако Тесла не от плохой жизни с разрядниками так много парился... И мне с ними париться очевидно придется...

Сообщение отредактировал Waso - Nov 17 2005, 18:59

[_artem_]

A esli zapitivat gate kazdogo MOSFET cerez otdelnuju obmotku preobrazovatelja a upravljat posredstvom optronov s buferami plyus postavit transistory s dvoynim zapasom po max Vds?



Kstati lampi mozno paralelno stavit ...

[Waso]

Непонял, зачем столько наворотов на затвор полевиков? Даже если я их тупо обьединю - сработают неодновременно. Попробовать, конечно, можно. Только ить всетаки биполярники быстрее полевиков. Мне фронт нужен - сотые-десятые доли микросекунды. А ток - ну желательно 10А. Но кто знает - может и 1 ампера хватит чтобы получить эффект.

Лампы в параллель - ага, сотенку 10мА-шных, которые уже стоят немало. Или бесплатно насобирать ламп с антикварной техники - в районе тысячи штук надо для одного ампера. И будет "новое-хорошо забытое старое" всмысле аппарат на всю комнату. Нет, с лампами это я явно "пошутил"... Кроме того важна малая емкость ключа.

Ладно... Тут надо думать как сделать прерываемый разрядник... Или искать другое решение...

[_artem_]

A mozhet van kljuch cherez diod vkljuchit tak chto vyxod moshnogo kljucha na diod i k etomu zhe soedineniju podkljuchity rezostor na zemlju. Vo vremja otkritiya klyucha tok cherez diod potechet na katushku, kak kljuch zakroetsja - rezistor budet derzhat potencial 0 na diode i diod obespechit zashitoj po naprjazheniju buduchi zakritim. Nado prosot vischitat vremja dlja ustanovlenia na-prjazhenija na katushke dlja sledujushego zamikanija, inache esli naprjazenie na katuske ne spalo to diod budet zakrit.



Vy sluchajno ne eto sobiraetes delat ?

http://forum.4hv.org/index.php?board=7;act...y;threadid=1884

[Waso]

Да тут не только в трансформаторе Теслы дело. Это вообще исследование свойств магнитных полей с высоким градиентом...

Мы не собираемся получать эти (не спорю - эффектные и красивые, необычные) разряды, молнии... Все намного серьезнее.

Резюк на землю нельзя - через него и катушка протечет.

Сообщение отредактировал Waso - Nov 19 2005, 09:46

[arttab]

Непонял, зачем столько наворотов на затвор полевиков? Даже если я их тупо обьединю - сработают неодновременно. Попробовать, конечно, можно. Только ить всетаки биполярники быстрее полевиков. Мне фронт нужен - сотые-десятые доли микросекунды. А ток - ну желательно 10А. Но кто знает - может и 1 ампера хватит чтобы получить эффект.

ST сделала новый элемент ключевой. его эквивалент полевик с биполярником снизу. управляешь биполярником - открывается и полевик. Получается быстродействие как у биполярника, а потери на полевичке меньше. Полевик требуется на меньшее напряжение и сопротивление открытого полевика гораздо меньше высоковольтного. ST делает эту конструкцию в едином техпроцессе. Может и подойдет.