Приветствую всех на форуме!
Иногда кажется странной столь низкая популярность "высоковольтного" раздела электроникса. Вроде и высокое напряжение много где применяется, и трудностей там технических ой как много, и специалисты (надеюсь) есть, а на форуме тишина и покой. Может быть где-то ещё в интернете есть секретное место где общаются разработчики высоковольтной аппаратуры?

Поводом для создания темы послужила необходимость время от времени делать высокольтные источники питания для различных физических экспериментов которые можно условно поделить на две группы:
(А) Источник питания со стабилизацией напряжения (иногда управляемые) при небольшом токе (до единиц мА) - как правило питание ФЭУ (это можно с очень большой натяжкой считать высоковольтным БП), ЭОПов, создание коронного разряда в озонаторах оригинальной конструкции и т.п.
(Б) Источник питания для заряда конденсатора применяющегося в импульсном генераторе на газоразрядном приборе - типично, например, что нужно зарядить 200-1500 Пф до 20-100 кВ 10-500 раз в секунду.

В скором времени у наших геофизиков будут стоять задачи экспериментировать в полевых условиях, это накладывает ограничения на массогабаритные показатели оборудования.
И вот тут-то и начинается самое интересное. При отсутствии массогабаритных ограничений, а также при наличии в ближайшей стене розетки 220 вольт такие вещи делаются без особых проблем.
При переходе на автономные источники питания возникает желание в оптимизации КПД и массогабаритных показателей, а с этим всплывает масса подводных граблей.
По этой причине хотелось бы послушать людей с опытом, ну или хотя бы рекомендации правильной литературы по этому вопросу, ибо общего плана книг много, а конкретики обычно никакой.

Как бы вы строили следующие устройства? (тем же напишу собственные мысли для критики и волнующие меня вопросы):

(А) Зарядное устройство заряжающее два конденстаора по 500 Пф относительно общего провода, один в плюс 40-50 кВ, другой в минус. Напряжения на конденсаторах должны быть одинаковы по модулю в пределах +-5-10%, чем одинаковее тем лучше. После полной зарядки в произвольный момент времени происходит разряд этих конденсаторов практически до нуля через внешние цепи нагрузки, после чего нужно произвести заряд снова. Процесс заряда должен занимать 100-200 мс так как через 200 мс или около того конденсаторы снова будут разряжены.

(мысли для критики) Эти заряженные конденсаторы - 1.25 джоуля всего. Зарядить их за, скажем, 100 мс - всего 12.5 ватт. Чтобы много не мотать и обеспечить симметричный относительно общего провода сигнал на вторичной обмотке можно использовать схему типа флайбэка, модифицировав её следующим образом: первичная обмотка делается с отводом от середины, в цепи стоков ставится по быстрому диоду в прямом направлении. Таким образом мы получаем "двухтактный флайбэк", с вторичной обмотки которого двухполупериодным выпрямлением можно получить искомое. Прикидка трансформатора (скорее двухобмоточного дросселя) на сердечнике http://www.farnell.com/datasheets/1872306.pdf с зазором 0.5 мм даёт (при 12-вольтовом питании) порядка десятка витков первички.

(волнующие меня вопросы) Где та грань до которой выгоднее (размер, вес, КПД) домотать витки, а после которой увеличить коэффициент умножения выходного умножителя? Какой способ ограничения\стабилизации выходного напряжения выгоднее применять: ШИМ или ЧИМ? ЧИМ кажется выгоднее энергетически: при правильной работе за один импульс передаётся наибольшее кольчество энергии во вторичную цепь при наилучшем соотношении "прокачка\потери". Как монтировать такого рода устройство и что использовать в качестве компаунда для его заливки? При экспериментах с трансформаторным маслом было обнаружено что из-за его подвижности происходит ощутимая утечка заряда с высоковольтных цепей. Какие и с каким коэффициентом запаса компоненты выбирать?

(Б) То же что и (А), но не зарядник конденсаторов а источник напряжения. Выход - +- 40-50 кВ, ток - 1-3 мА.

(мысли для критики) Судя по наличию портативных рентгеновских аппаратов для стоматологии задача вполне разрешимая при малых размерах и массе и (вероятно) при хорошем КПД. Но ни разу не удавалось найти сервисмануала на такого рода технику.
Волнующие меня вопросы аналогичны предыдущему пункту.

Гуру высокого напряжения, ау!

Ну схемы питателей не проблема, их есть много, но, в основном, от сети (хотя, на мой взгляд, это совершенно непринципиально).

Вряд ли вы найдете что-то серьезное во вашему вопросу, кроме питателей детекторов, ФЭУ и т.п. - вот там потребление вылизано.

Тут есть неплохой общий обзор и ссылки.

Флайбэк плохо подходит если приходится использовать умножители - не обеспечивает обратный перезаряд емкостей умножителя (хотя тут есть варианты).

На мой взгдяд, оптимальным, но непроверенным (только модель) решением является использование индуктивности рассеяния высоковольтного транса вместо последовательного дросселя со стандартным пушпулом - это обеспечивает нормальную работу на емкостную нагрузку.

Основная проблема маломощных источников - емкость высоковольтной обмотки - именно она гадит КПД. Но можно использовать квазирезонансный режим.

В общем, слов можно много сказать, но вот полноценного и всестороннего обзора этого вопроса ни разу не встречал. Проще сделать и вылизать. При мощностях до пары кВт особых проблем нет.

Спасибо за ответ и ссылку на статью, четвёртая её часть довольно полезна. Но всё равно не покидает ощущение того что статья могла бы быть и более подробной, с аргументацией применения тех или иных технических решений.
Также есть ощущение что про диаметр провода для первичной обмотки (часть 4, раздел "высоковольтный блок(генераторное устройство)) немного приврали: два трансформатора имеют суммарную мощность 250+ Вт (250 Вт выходная плюс все потери в выходных умножителях и прочих цепях), а первичная обмотка намотана проводом диаметром 0.25 мм при первичном питании 200 вольт, это даёт плотность тока около 25 А\мм2 если не учитывать потери. Вероятно там опечатка или небольшое преднамеренное искажение.
Ну и конечно же габаритные размеры не идут ни в какое сравнение с, например, вот этим прибором: http://www.posdion.com/eng/pro/rextar_x.html - там в небольшую коробочку весом всего 1.6 кг умудрились запихать источник 70 кВ 2 мА, аккумулятор и саму рентгеновскую трубку. Я прекрасно понимаю что режим работы у такого устройства возможен только импульсный из-за отсутствия необходимого теплоотвода, но всё равно достигнутый результат кажется фантастикой.


Как я вижу "двухтактный флайбэк":



Диоды включаются в цепи стоков чтобы при возниновении импульсов ЭДС самоиндукции на одном плече обмотки они не открывали body diode транзистора противоположного плеча. Транзисторов с достаточно большим напряжением сток-исток сейчас много и они довольно быстрые для работы в таких схемах. Такого рода схема позволит сильно уменьшить число витков, а с ним и ёмкость вторички, снижая потери на перезаряд этой ёмкости.

Да, использование части индуктивности рассеяния высоковольтной обмотки "в качестве дросселя" - вполне повсеместное явление.

У вас потребный диапазон от единиц Вт до 7,5 кВт.
Разные диапазоны по мощности и напряжению, разная схемотехника.

Если вы умеете делать от розетки, то миниатюризация при требуемой надежности до уже кем то достигрутых габаритов это вопрос времени и денег. При условии, конечно, что от розетки делали не с 10 кратными запасами.

В качестве иллюстрации.
Конденсатор выводной Murata на 1000 пФ 15 кВ стоит заметно меньше доллара, а в smd исполнении будут раз в 20 и более дороже. При 100 кВ их 40 - 60 шт.
Для получения минимальных габаритов потребуются расчеты, подтверждение реальными тестами, что еще затратнее при малых тиражах и это требует времени.

По КПД. На 100кВ и 100Вт реальные значения КПД до 85% (по памяти) от питания постоянного тока до выхода при максимальной нагрузке (по переменке на такой мощности точность низкая, измеритель Fluke 39). Данные того же Спеллмана, близкие. Оно и понятно.
Потери в вв трансформаторе, потери на перезарядку в умножителе напряжения (УН), потери из-за паразитных емкостей в УН. Они больше связаны с напряжением, чем с током. При минимальной нагрузке, естественно, КПД не пропорционально уменьшается.

При минитюаризации возрастают требования к изоляторам (компаундам). Потребуется оптимизация частоты преобразования. С увеличением частоты уменьшаются физические габариты, но растут потери.

Чем ниже питание, тем больше коэффициент трансформации. На 100Вт при 12В, по моему мнению, выгоднее будет применить повышаюший DC-DC преобразователь. На 10Вт можно и напрямую, если КПД позволяет.

Выгоднее взять большее переменное напряжение для умножения. Но с повышением напряжения есть проблемы с электроизоляцией и элементрой базой. В первую очередь с конденсаторами УН. Выше определенного напряжения (10-15 кВ) выбор их сильно ограничен, а цены и габариты растут.
По элементной базе смотрите здесь.

Трансформаторы на ETD, на мой взгляд, делать проблематично, посмотрите на U образные, но выбор невелик.
Обязательна заливка с вакууммированием.

Да ничего особенного и никакой фантастики, довольно стандартные параметры.

Неплохие модули (до 10 кВ) есть у EMCO - например такой.

Ну да стандартные.
Пожалуйста приведите пример источника честных 70 кВ/2 мА в габаритах этой штуки.
Между 10 кВ 1,25Вт и 70кВ 140Вт очень большая разница.
Очевидно, что там 70 кВ и 2 мА в импульсе. На источник энергии посмотрите.

К сожалению не смогу дать ссылку на самый правильный аппарат, но вот некоторые другие:
150 кВ
150 кВ
180 кВ
200 кВ
250 кВ
300 кВ
300/500 кВ
и много аналогичных
Это - 70-ые годы, в основном - Буревестник. Сегодня он, практически, умер.

Были и гораздо более эффективные аппараты, но это военка и информацию не получить, в частности рентгеновский высотомер для спускаемых космических аппаратов и т.п.

Есть еще несколько с еще лучшими параметрами, но они не были промышленными и ссылок на них, скорее всего, нет.

На современных комплектующих не проблема сделать еще меньше. Например такой, такой, такой или такие.

Ну а стоматологических аппаратов с близкими параметрами вообще куча.

Вот более мощный вариант, подобных много.

Так что никакой фантастики (особенно с учетом цены такой игрушки) тут нет.

Конечно нет, как и нет честных 70 кВ/2 мА.
Да, напряжение делите на 2, так как в рентгеновских трубках принято использовать два УН разной полярности, а декларировать их как один на сумму напряжений.
Впрочем, их и сравнивать нельзя не имея данных о встроенных источниках.
Смотрите габариты промышленных источников длительной непрерывной работы работы.

В промышленных рентгеновских аппаратах это, как раз, не принято. Анод трубки практически всегда заземлен - отвод тепла. Это допустимо только в маломощных трубках.

Но в малогабаритных аппаратах с кратковременным режимом работы (стоматологических и т.п.) вероятно делают именно так, это проще.

Думаю что скорее потребный диапазон ограничивается сотнями ватт: пока не было задач где максимальные напряжения до которых надо зарядить конденсатор шли одновременно с максимальными частотами разряда. Большие частоты импульсов - как правило в пределах 15 кВ.
Можно ли где-то посмотреть на практическую схему источника питания на 100 кВ 100 Вт с КПД 85%? Очень интересно было бы. Чувствую что на моём уровне лучше посмотреть на то как делают другие и возможно повторить в точности чтобы прочувствовать это дело получше.
Про компаунды понимаю, вакуумная заливка есть.

rudy_b,

Импульсные аппараты - немного из другой оперы. Там заряд накапливается на конденсаторах на напряжении порядка 10 кВ, к ним через разрядник подключен трансформатор который (сам по себе или с разрядником-обострителем) создаёт импульс 100-300 кВ длительностью в наносекунды.
А вот за ссылки на миниатюрные генераторы рентгена спасибо! Не видел таких мелких. Рентген как таковой меня не интересует, но увидеть бы что внутри этих прекрасных коробочек! Возможно как раз только рентген и поможет: скорее всего там всё залито наглухо.

Увы, нет. А под схемой Вы понимаете все включая трансформатор и умножитель ?
Как я уже написал ранее, основные потери в трансформаторе и умножителе.

Конечно включая. И скорее даже не схему а конструкцию и используемые материалы.

Посмотрите тут и тут, ну и тут есть полезная информация.

Давным давно собирал такую схему импульсы не плавно уходили на ноль, а были затухающими осцилляциями. Если между стоками поставить такой конденсатор, что колебательный контур будет иметь резонанс равный частоте возбуждения, то получите синус на катушке. Скважностью регулируется его амплитуда. Диоды стоят, чтобы при осцилляции отрицательная полуволна не убила транзистор. Диод на разрыв меня напрягает. Если обратный ток диода будет выше чем у транзистора, то не защитит. Поставьте еще один параллельно транзистору.

Привет Макс !!!

Если тебе нужны блоки питания для ФЭУ попробуй tracopower
не хватит тока поставь активный делитель из последовательно соединённых эмиттерных повторителей, базы на резисторы, эмиттеры к динодам.

На большие мощности до 200вт используй обратноходовый преобразователь, по схеме звенящего контура. Описание алгоритма работы и идеологии этого высоковольтного источника в приборах и техники эксперимента.
Делал подобные источники и для авиационных строб маяков, там заряжал две банки 1000мкф, до 450в на 1 сек.
диод и транзистор практически не грелись.
сейчас делаю "игрушку" для сына, чтобы его всякие придурки в школе не трогали.
Видео работы преобразователя

Твоя схема с двухтактым флайбеком работать не будет, точнее может ты и получишь на ней высокое напряжение на холостом ходу, но использовать 2B т.е. работать от -B до+B феррита, ты не сможешь и габаритную мощность не получишь.

Если нужна киловатная мощность, то тут нужно использовать мостовой ИЕП (индуктивно-емкосной преобразователь) Смысл которого в том что в диагональ моста включается последовательный колебательный контур, индуктивность которого это индуктивность расселения трансформатора, а ёмкость это межвитковая емкость высоковольтной катушки. Иногда этих паразитных параметров не хватает и нужно параллельно выходу добавить ещё емкость, а последовательно с выходом моста и входом трансформатора индуктивность. Естественно всё в резонанс. Когда работал в НИИ, которого уже нет, мы на этом принципе делали 600вт. БП импульсных лазеров, которые помещались в маленькую коробочку и работали от 27в борт сети спутника. Если нужна минимальная масса и объём, то делай ИЕП, если простота и дешевизна схемы обратноходовый. В ИЕП трансформатор работает от +В до -В, всё что можно из него выжать, выжмешь, но это актуально на больших мощностях, свыше 500вт.

ИЕП это рисунок 19, только вместо тиристоров транзисторные ключи, и емкость подключить, не ко входу трансформатора, а к выходу поделив на коэффициент трансформации в квадрате. ссылка на рисунки

Фёдор, привет.
Нет, это не для ФЭУ. С ФЭУ проблем вообще нет, там напряжение относительно низкое - в пределах киловольта как правило.
Почему это я не смогу работать с использованием намагничивания феррита в оба конца?

Внутри никакой магии. Вот источник от Amptek - 50кВ, 80 мкА:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Обычный Роер и 28 каскадов умножения (умножитель под делителем обратной связи). Трансформатор EFD1820, секционированный. Заливается силиконовым компаундом скорей всего от Dow Corning, мы используем КЕ-1024 от Shin-Etsu.
Конденсаторы умножителя 820пФ, 5 кВ SMD. Управляется роер перевернутым buck-регулятором на LT1738.
Показана только высоковольтная часть (без трансформатора накала), там ещё пара плат - на одной вся аналоговая часть, на второй микроконтроллер и интерфейс.

Сложнее будет, когда мощность будет больше. Тогда дешевого серийного трансформатора не будет и напряжение на выходе трансформатора надо будет увеличивать.

Если Вас выводной резистор на выходе умножителя стоит, то он никак не тянет на 50 кВ.
А если он композитный, то может быть еще хуже.

Резистор carbon composition 100к. Ту небольшую энергию, что он должен рассеять при пробоях в пушке, он рассеивает без вреда для здоровья. С ним проблем никаких. Но в целом схема пробоев не любит - вылетает операционник в канале измерения тока эмиссии, невзирая на два TVSа. Но американцы махнули рукой, добившись надёжной работы пушки.
Ясен пень, что на бОльшие мощности используем другие топологии. На 40-60кВ, 60Вт (входное 24В, для рентгена) мы и Спеллман/Мацусада () - обычный (почти) пуш-пулл и трансформатор (дешёвый серийный, ага)на ETD (PC44), намотанный универсалью (honeycomb). От обычного пуш-пула отличается добавлением дросселя 1:1 в коллекторы мосфетов для подавления выброса. Число каскадов умножения 18 (для 60кВ). Замечу, что в рентгеновских источниках особо заморачиваться кпд обычно смысла никакого нет (по крайней мере для медицинского и XRF). Хотя в данном случае он не такой уж плохой. Сколько получалось, не помню, но мосфеты не грелись вообще. Грелись только снабберы, но у них судьба такая.
Вот дальше буду делать на 500Вт - будет интересней.

А зачем второе вложение такого объёма? Информации оно всё равно не добавляет.

Я, конечно, всё понимаю, но на месте админов я бы таки поменял движок на что-нибудь человеческое. Исправил.

Нельзя ли пояснить что имелось в виду? С куском схемы было бы идеально.

Вот вся плата от Matsusada XR505. Я так понимаю, разрабатывалось это Спеллманом. Или наоборот Сейчас ещё китайцы (Wisman) выпускают.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Обмотки Т2 намотаны одновременно в противоположных направлениях (кошмар технолога короче). В принципе довольно эффективно работает, хотя полностью, конечно, выбросы не убирает. Но без него вообще беда. Я мотал на колечке, снабберы включил нормально - два на землю и выкинул безумные драйверы - поставил крохотные сборочки npn-pnp от Diodes. Много керамики оттого, что всё заливается вместе с высоковольтной частью. Хотя я склоняюсь к тому, чтоб отказаться от заливки этой части в целях снижения веса и цены.

Схема явно для врагов, потому что всё делается гораздо проще, дешевле и надёжнее.

Всё ещё хуже . У меня ощущение, что мосфеты в оригинальной схеме работают вместо снабберов, обрезая лишнее. Отсюда и корпус ТО3. Тем более, что часами рентген никто не гоняет.

А какова конструктивная емкость обмоток ВВ трансформатора? Или резонансная частота его обмоток? Как она связана с рабочей частотой преобразователя? Вроде в последнее время наметился переход на квазирезонансные преобразователи по типу LLC, поэтому интересна конструкция системы управления таким преобразователем с устройством плавного старта и как подобный преобразователь реагирует на пробой нагрузки.

Уточню, без вреда для здоровья резистора.
Я думаю, что причина выхода из строя TVS в следующем. Если Вы внимательно изучите тех. документацию на композитные резисторы то найдете такую засаду - уменьшение их сопротивления при увеличении напряжения.
Это проблема многих высоковольтных резисторов, но у композитных проявляется в полной мере. Посмотрите какой у них Voltage Coefficient. Для композитных он может быть до от нуля до -0,1-0,05 %/V . Т.е. при 50 kV исходное сопротивление может упасть в десятки раз. Отсюда и вылеты TVS. Причем, испытание можно пройти, а на другом экземпляре выйдет из строя TVS или в.в. столбы.
Специалисты Спеллман обязаны были это учитывать.

Интересно. Можете подсказать марку серийного трансформатора на 60 Вт?


В.В. трансформатор самый дорогой компонент после умножителя, если он сделан специально для вв. источника. Серийность небольшая.
А в этой схеме небольшая мощность и использован серийный трансформатор от какого-нибудь телевизора.
Так, что как получилось, так и получилось. Может поэтому и остальные выкрутасы.

Вы не поняли - TVS из строя не выходит никогда, но и не спасает вход ОУ. Чудеса какие-то, ни в одной другой такой схеме такого нет, в т.ч. в 60ВТ-ном. Там кстати тоже стоят carbon composition резисторы, только поболее числом.

Тут уже я наверное неправильно выразился. Я никогда не использую серийных высоковольтных трансформаторов ввиду их отсутствия в природе.
Серийные здесь сердечник (РС40) и катушка:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Высоковольтная обмотка намотана honeycomb методом, как я уже писал.

Какого телевизора? Со свалки что ли? Дык уже и на свалке не найдёшь. Помню, как в 2006 корейцы ржали - мы тогда воевали то ли с Украиной, то ли с Белоруссией из-за газа и лишили Европу поставок. Самсунгу пришлось остановить завод в Словакии, делавший CRT мониторы для отсталой Восточной Европы. В Корее о них уже все забыли к тому времени.




Не мерял - тут не резонансная схема, но судя по всему мы работаем выше резонанса. Мосфеты включаются мягко, не шумят и не греются вообще.

Резонансный я делал на 400Вт, 15кВ для field emittion дисплея. Только не LLC - из-за паразитной ёмкости трансформатора он у вас вряд ли получится. Скорей LCC (хотя реактивностей там не три). Хорошая топология. Стоит попробовать хотя бы ради интереса, потом и вам понравится .
В том источнике использовал UCC28600, обратная связь по напряжению на ОУ, всё обычно. На пробой реагирует, как и должен - нормально . Правда у меня там была схема защиты. При пробое источник выключается и включается через несколько секунд сам. С плавным стартом, ага. С высокой частоты.
Делал и на сборках от Fairchild - со встроенными мосфетами. В принципе все контроллеры LLC одинаковы - содержат схему плавного пуска и...всё Хоть бы ОУ встроили для приличия.
Но для нынешних рентгеновских дел эта топология мне не подходит из-за необходимости регулирования в очень широком диапазоне, да и нагрузка тоже меняется от ХХ до номинала.
Сейчас у меня лежит Спелманновский рентгеновский источник на 1200Вт. Всё собираюсь посмотреть, как они сделали. Он резонансный, но работает на фиксированной частоте (UC3825) и регулируется от 0 до 50кВ. Причём никаких извращений (типа дополнительных ключей и т.д.) осмотр не выявил. Просто полумост, резонансные компоненты (с использованием индуктивности рассеяния) и всё. Пока непонятно.

Если не горят, то энергии запасенной в емкостях не хватает. Проблема именно в carbon composition и в том, что на них большое напряжение - явно выше номинала. Там где 60Вт их явно вероятно больше и с меньшей нагрузкой, они еще и последовательно. А плохой VC не у всех подряд (для одного типономинала). Не зря он указан от нуля до хх. Причем, при использовании меньше максимального допустимого импульсного напряжения резисторов, проблем меньше. Поставьте два последовательно и проблема исчезнет.
Понятно, вот и я удивился.

А для чего предназначался EFD1820 как не для CCFL. И напряжение соответствующее, в результате большое число каскадов.

Сам сердечник и катушка, конечно, да. Но трансформатор рассчитывался и мотался под конкретный проект. Собственно EFD1820 - это уже наше, у Amptek (они предлагают быть их OEM-производителем) был несколько иной. Их по-разному называют - там центральный стержень с катушкой вкладывается в пазы прямоугольного кольца. И сверху ещё крышка из феррита. Он чуть лучше, но такого мы уже не нашли. С этими ферритами постепенно наступает тот же финал - труднее становится доставать. Некоторые фирмы переходят на EE, URS и EFD не столь плоского формата. Так сказать, широкого применения.


Главное достоинство этого типа в том, что они выдерживают большие перегрузки (собственно больше их нигде нынче и не используют, кроме как в высоковольтных цепях в качестве ограничительных: http://3rlab.co.kr/anglais/pdfs/et.pdf ). К сожалению фирма по ссылке перестала выпускать специальные резисторы для этих целей (скорей всего тоже композитные) приемлемых для нас размеров и ушла в сектор больших энергий.

Есть ли у кого из присутствующих опыт по намотке ВВ трансформаторов для импульсных магнетронов? Там особенность- бифилярна явторичная обмотка, которая одновременно служит накальным дросселем, т.к токи там достаточно большие.

Аналог не нашли или вопрос цены?

Странно, у нас было выходили из строя ОУ, который стоит на делителе, добавили один резистор перед входом, проблема ушла, изменение коэф-та компенсировали софтом ( у нас источник управляется микроконтроллером, только ШИМ-ы аппаратные), а вот ОУ которой в токовой цепи, ни разу не умирал. TVS не ставили - слишком большие токи утечки и главное сильно плывут от температуры влияя на результат.
А трансформаторы делаем на U сердечниках.
Делители высоковольтные какие используете, если не секрет? Раньше NICROM использовали, но они перестали их делать

Вы их реально измеряли или предполагаете?
Если измеряли, то на какое напряжение были TVS?
У p6ke15ca на 10В нет утечек способных заметно повлиять на измерение тока в разумном диапазоне температур.

мерили естественно. Точнее, получили неожиданно плохой результат в плане температурной стабильности, начали выяснять причину, оказался tvs.
Делитель по сути источник тока с током до 50мкА при 50кВ, т.е. 1мкА/кВ, максимальный обратный ток TVS - 5мкА, дальше посчитаете? Требования к стабильности напряжения в диапазоне 10...40кВ не хуже 0,4% в течении 1 часа, реально обычно получается 0,15-0,25%. TVS были на 5.6В.
ЗЫ: я про свой случай, когда умирал ОУ на делителе, с ОУ в цепи контроля тока проблем не было и TVS там ставить смысла не было
Грабли классические - на них часто наступают любители ставить BAV99, что внезапно вызывает проблемы для высокоомных цепей.

Взять диод покрупнее BAV99, сделать на нём ноль посредством инвертирующего автообнуляемого ОУ, и на этот виртуальный ноль заземлить высоковольтный резистор.

А брать 5-вольтовые ограничители, тем более на полном серьёзе их во что-то такое ставить,— ну это означает, что вообще никаких бумаг не читали.

можно BAV199 (по параметрам подходит), но не нужно. то что Вы описываете, если я правильно понял, то так и сделано, только я считаю это классический преобразователь ток-напряжение и использовал обычный прецизионный ОУ, а для решения проблемы выхода из строя ОУ добавляем 1 резистор, все.


во-первых, TVS на любое напряжение не способен работать в таких цепях, во-вторых - подобные выводы оставляйте при себе, хотя понимаю, что переход от технических вопросов на личности традиция русскоязычных форумов, но не способствует конструктивному обсуждению

Завтра рабочий день, возьмите достаточно распространенный не нонейм p6ke15ca (можно и получше поискать для 50 мкА - TVS от Littelfuse) и замерьте ток утечки при нагреве в Вашем диапазоне температур. Потом вернемся к 5мкА.
Правда я о цепи измерении тока, где может быть по опрелелению перегрузка при пробоях в нагрузке. В цепи измерения напряжения супрессор ставить незачем.

У вас делитель частотно-компенсированный? Впрочем резистор перед входом - это классика в любом случае. Дело в том, что высокоомный делитель - отличная антенна У Amptek стоит 100к и конденсатор 1нФ. Это на входе инструментального усилителя AD8220. И это не вылетает.

У Amptek стояли от Nicrom. Мы по тем же причинам смотрели в сторону Vishay TDX30, но там срок исполнения заказа месяца два, тем более, что всё равно custom - у них нет делителей 1:10000. Поэтому в первой серии просто поставили десяток CRHV2512 1ГОм от того же производителя. Часами никто рентген не гоняет в этом применении.
C отказом ОУ скорей всего дело в том, что Amptek по неведомым причинам не стал шунтировать токоизмерительный резистор конденсатором.

По окончательному результату стоит 10нФ и 10кОм последовательно со входом. Хотя поначалу понадеялся, что 1ГОм делителя будет достаточно

30кВ маловато, ну и у нас немного другая специфика, рентген как раз часами включен, либо соотношение вкл/откл, 30/1 в минутах, да и рабочее напряжение, как правило, 35-40кВ. А вот за CRHV2512 спасибо, как-то я Vishay игнорировал в этом плане. Хотя ценник конечно конский - от 1.4$ за резистор.




В общем поднял записи, поскольку было это 5 лет назад, и многое подзабылось, в итоге - TVS в цепи делителя ушел сразу, на этапе макета, косяк в общем-то очевидный.

С TVS в цепи измерения тока история была гораздо интереснее: долго и выясняли откуда нестабильность, причем не проходили буквально по краю требований. Нашли способом локального нагрева. В итоге выяснилось, при монтаже за отсутствием TVS, поставили обычный стабилитрон на 5.6В. Ну и в итоговую схему пошла RC цепочка 100к/100нФ перед входом ОУ, проблем при пробое не было. Постоянная времени накала достаточно большая, что бы такая цепочка не мешала, TVS убрали, во избежание

Насчет Littelfuse - в нашей деревне такое только нормоупаковками, поэтому проверить не могу. Даже нонейм, что бы попробовать - в городе не купишь. В наличии только обычные 6,1 и 6,8В от STM.

У нас ограничение по размерам - больше 76мм не поставишь. Ну и 30 - это на воздухе. Как я понимаю, лимитирующим фактором является утечка. Хотя подозреваю, что её никто не меряет, т.к. все производители для такого типоразмера пишут 30кВ. 2512 от Vishay тоже 3кВ максимум. Но измерения показали, что с залитыми делителями никаких проблем нет - ни с утечкой, ни с уходом сопротивления под напряжением, ни тем более с температурой. Собственно интегральный делитель как раз выигрывает термостабильностью коэффициента деления. Но нас дискретный вариант более, чем устроил.
В источниках на бОльшую мощность мы набираем делитель из нескольких последовательно включённых резисторов, зашунтированных конденсаторами. Честно с запасом по напряжению.

Ну не знаю, по крайней мере у нас был отрицательный опыт с 40кВ Nicrom в масле, при рабочем 35-40кВ. В течении года значительная деградация на 15-20% на нескольких делителях. Потом стали их заливать эпоксидкой, и перешли на 55кВ (300.7), также с заливкой во избежание. Больше не повторялось, но осадочек остался

Деградация резисторов или , может быть, масла? У нас же XRF - несколько секунд максимум. В таком режиме надолго хватит. Хотя мне тоже не нравится. В источниках большей мощности, где размеры не так критичны, мы набираем делитель из нескольких последовательно включённых сравнительно недорогих 13кВ резисторов (от местного производителя), зашунтированных каждый 100пФ, 15кВ от Мураты (ну и резистор небольшой последовательно с конденсатором). Дополнительный бонус - с частотно-компенсированным делителем получается отличная переходная характеристика, нет проблем со стабильностью и т.д. Можно, конечно, весь делитель параллелить ёмкостью, но это не так удобно - конденсатор нужно на очень большое напряжение.

При испытании согнутый провод 0,5мм - плоскость на расстоянии 1,9 мм и скоростью подъема 100 кВ/минуту компаунд с параметрами 20 кВ/мм пробивается выше 50 кВ/мм. Но как будет снижаться пробивное при постоянном режиме коротких включений, на мой взгляд, прогнозировать труднее чем при длительных режимах работы.


С маслом я работал мало, но помню что при длительном перерыве источник надо тренировать с малой скоростью подъема напряжения. Иначе перенапряжения, пробои.
Делитель в масле я бы защитил охранными кольцами и относился (и отношусь) к максимальному рабочему напряжению резисторов как электрической прочности обычных изоляторов. Применительно к длительному рабочему напряжению.

флайбэк всегда однотактный.

Накал магнетрона можно запитать через DC-DC преобразователь, Высоковольтные наносекундные импульсы проще сформировать SiC транзисторами.

Вы эту схему из документации на английские РЛС времён второй мировой взяли?


Привет Макс.
Дело в том что обратноходовый преобразователь когда в него завершаешь закачивать энергию, после разрыва тока, эта энергия стремиться высвободится и ищет путь, возникает выброс и на первичке и на вторичке, ток с вторички сливаешь в выходную емкость, а выброс на первичке паразитный, гасишь чтобы не пробило транзистор.

В двух тактном (пушпульном) преобразователе, энергия не закачивается в феррит индуктивности, феррит размагничивается током протекающим через вторичку. Да есть индуктивность рассеения есть и при разрыве тока тоже будет выброс, но энергия его будет много меньше чем в обратноходовом.

Если хочешь работать на +-В а не на частной петле гистерезиса как в однотактных сделай мост и ИЕП. то есть нагрузи мост Г-образным однозвенным LC ФНЧ резонансным контуром с рабочей частотой равной резонансу контура нагрузку в паралель конденсатору.

Проходную емкость этого мифического DC-DC преобразователя не подскажете? А то на него ведь попадает импульс под 10 КВ и длиной в сотни микросекунд. Не поплохеет ли такому преобразователю от такой помехи?.
Схема со времен второй мировой, но ничем не отличается от схем современных морских радаров. Тот же двухобмоточный трансформатор. Только модулятор не лампа а IGBT транзистор или батарея MOSFET транзисторов. Из за этого напряжение питания первичной цепи понизилось до 400-600В ( по сравнению с несколькими киловольтами при использовании тиратронов или ламповых модуляторов во времена ВмВ) , необходимый коэффициент трансформации вырос и проблем с конструкцией трансформатора только прибавилось. если раньше вполне справлялся импульсный трансоформатор 1:4 1:8 то теперь понадобились коэффициенты трансформации более 1:32 или вообще не кратные, так что трансформатор на линии отпадает или имеет неприличные габариты.

DC/DC стоит установить у самого накала магнетрона - чтобы не гнать больших постоянных токов по высоковольтной высокоомной обмотке.
Можно запитать и через маловитковые трансформаторы на повышенной частоте, как в рентгеновских приложениях...

Да на 10Кв и такие импульсы нужен будет специальный DC-DC преобразователь, возможно без обратной связи, то есть генератор--> трансформатор--> диодный мост--> дополнительный стадилизатор--> накал магнетрона.

естественно трансформатор должен будет иметь минимальную емкость между обмотками и напряжение пробоя выше 10кв. т.е чашки и ш образные не подходят п-образный как на строчечнике легко справится с задачей.

2. повышающий 1:4 ещё работает 1:32 работает только на резонансе, ни каких отдельных импульсов. кто мешает вам полностью отказаться от трансформатора, а батореи полевых транзисторов соеденить не паралельно, а последовательно выровняв напряжения на них вв защитными диодами, чтобы не пробило герлянду ключей. схема будет компактнее и с лёгкостью пропустит импульсы в десятки наносекунд.

3 такой DC-DC конвертор и формирователь импульсов могу разработать и сделать, единственное я не работаю с российскими военными, т.к. планирую уехать из РФ, а секретность и прочее связанное с не выездом мне не нужно.

4. работаю без трудовой. то есть не за жопа часы в какой нибудь конторе, а конкретно параметры, сроки, деньги, делаю где мне удобнее.