Высоковольтный усилитель модулятор, Подскажите оптимальное решение Опции

[sevstels]

Для физических экспериментов требуется управлять напряжением на электроде в вакуумной камере. Емкость его небольшая, в пределах 10pf. Но трудность в том, что напряжение пик то пик хотят +/-25KV и полосу частот до 30КГц. Пробовал разные транзисторно трансформаторные варианты - все они заканчиваются "пшиком" с облаками дыма. Не живёт железка. Может кто имел опыт в реализации подобного устройства и подскажет путь реализации. Лампово вакуумные варианты тоже подойдут, но не нашел ничего на такие напряжения. Спасибо.

[Oxygen Power]

При заданном напряжении и ёмкости нагрузки на частоте 30 кГц требуемая мощность более 1000 Вт. Может для ваших экспериментов будет лучше резонансная катушка Тесла?

[HardEgor]

Для физических экспериментов требуется управлять напряжением на электроде в вакуумной камере. Емкость его небольшая, в пределах 10pf. Но трудность в том, что напряжение пик то пик хотят +/-25KV и полосу частот до 30КГц.

А точность управления какая?

[sevstels]

Резонансная конструкция не приемлема, тк не позволяет оперативно менять выходную частоту. А менять её нужно для удержания атомов на нужном резонансном пике. В контуре управления ещё PID включен, требуется близкая к линейной характеристика исполнительного драйвера те усилителя.

Точность менее сотни вольт, я пока не знаю предела, тк эксперимент запустить не удаётся и пока пределы срыва регулирования мне не понятны. Считать это всё в комплексе довольно сложно, тк каналов управления - 4.

[HardEgor]

Резонансная конструкция не приемлема, тк не позволяет оперативно менять выходную частоту. А менять её нужно для удержания атомов на нужном резонансном пике. В контуре управления ещё PID включен, требуется близкая к линейной характеристика исполнительного драйвера те усилителя.

Так у вас синусоида? Тогда строить несколько транзисторных усилителей с трансформатором на выходе и объединять выходные обмотки последовательно. Это вам к меломанам надо, у них такие усилители давно отработаны, только вторичную обмотку в другую сторону пересчитать.

[Oxygen Power]

Интересно узнать нижний предел частоты.

P.S. Скорее всего вам придётся вернуться к резонансу. Паразитная ёмкость вторичной обмотки трансформатора сделает конструкцию трудно выполнимой.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Jun 23 2017, 06:37

[HardEgor]

P.S. Скорее всего вам придётся вернуться к резонансу. Паразитная ёмкость вторичной обмотки трансформатора сделает конструкцию трудно выполнимой.

Экспериментальная физика - там габариты не давят, поэтому можно и сечение трансформатора побольше сделать и витки распределить.

[gte]

хотят +/-25KV и полосу частот до 30КГц. Пробовал разные транзисторно трансформаторные варианты - все они заканчиваются "пшиком" с облаками дыма.

Надеюсь характеристики производимых усилителей смотрели?
По поводу трансформаторов. Про мощность потерь уже написали, я лишь хочу обратить внимание на то, что высоковольтные трансформаторы имеют свою емкость, последовательный и параллельный резонансы и утечки. Прежде чем запитывать трансформатор подключенный к нагрузке снимите его характеристику в Вашей полосе частот. Ну и на воздухе это делать не надо (включать и поэтому измерять), а изоляция увеличивает паразитные емкости.
Мне думается, надо оптимизировать нагрузку и снижать напряжение. Киловольт на 10 более реально.

[sevstels]

>> Так у вас синусоида?
>> узнать нижний предел частоты.

Не совсем синус, форма для удержания резонанса + постоянная составляющая. Атомы могут быстро "ёрзать" и менять положени под воздействием разных факторов, паразитные уходы следует быстро компенсировать, иначе идёт перескок на следующую точку удержания.

Картинко:
Характеристика резонансного интервала для одной моды.
Тут ряд мод с различными соответственно параметрами.




>> Надеюсь характеристики производимых усилителей смотрели?

Если за каждый такой усилитель платить как за Боинг 747 - физика закончится уже сегодня.
Надо 4 канала, поэтому не вариант.

[HardEgor]

Не совсем синус, форма для удержания резонанса + постоянная составляющая.

Тогда последовательно несколько источников постоянной составляющей и несколько переменной. Какое соотношение - сами посчитаете. Но лучше количество минимизировать, как вам уже написали - меньше будет проблем с паразитными параметрами. Иной раз проще сделать разные источники на несколько напряжений (например 1000кВ, 5кВ, 10кВ) с небольшим диапазоном регулирования и комбинировать их в каждом эксперименте.

[sevstels]

Делал, этажерка на MOSFET.
1 ошибка пользователя или перегруз - всё сгорает.
После пары крэшев и закупок дорогих транзисторов от этого варианта отказались.

Склоняюсь к изготовлению самодельной лампы.
С одной стороны чтоб добаваляла заряд на электрод а с другой сливала.
Но опыта нет и не понятно чем закончится.

[Oxygen Power]

Делал, этажерка на MOSFET.
1 ошибка пользователя или перегруз - всё сгорает.
После пары крэшев и закупок дорогих транзисторов от этого варианта отказались.

Склоняюсь к изготовлению самодельной лампы.
С одной стороны чтоб добаваляла заряд на электрод а с другой сливала.
Но опыта нет и не понятно чем закончится.

Транзисторы сгорают из-за отсутствия защиты от перегрузки по току или убивают неконтролируемые выбросы напряжения. Ваша схема пролила бы свет на проблему.

Самодельная лампа не решит вышеописанную проблему. Вам всё-равно потребуется высоковольтный источник для питания усилителя на лампе.


P.S. Начинаю понимать вашу схему. Этажерка из транзисторов это полумост вашего усилителя. Невозможно одновременно переключать все транзисторы. Паразитная ёмкость их и убивает высоким напряжением.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Jun 23 2017, 08:54

[sevstels]

Защищено было варисторами. Теоретически должно было работать, но практически переход успевает пробиваться быстрее чем отработает варистор. Детально исследовать это не удалось... кончились транзисторы.


Верно поняли.

[Oxygen Power]

Варистор хоть и ведёт себя как варикап, но всё-равно его ёмкость велика для коммутации при таких напряжениях. Может остаточная ёмкость варистора выступала как большая емкостная нагрузка для цепочки полевиков. Мгновенное нарастание тока из-за этой ёмкости вполне могло убить полевики. Как видите нюансов много.

[sevstels]

Концепт аналогичный этому.