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.

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

А точность управления какая?

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.

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.

Интересно узнать нижний предел частоты.

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.

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.

>> 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.

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.

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.

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.

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.

Концепт аналогичный этому.

Вполне рабочая схема. Предназначена для аналоговых или линейно меняющихся сигналов. Особое внимание надо обратить на цепь из ёмкости и резистора на 10Мом. Эти элементы должны выдерживать приложенное напряжение и переменную составляющую сигнала (для конденсатора).

А в симуляторе не пробовали смотреть? Может, они пробиваются из-за того, что выходят из области безопасной работы (SOA). Потому и варисторы не помогают. Симуляторы вообще хороши тем, что запасы транзисторов в них практически неисчерпаемы.

Эт понятно.. но у меня не пошла, и это странно. Может руки кривые...

Надо делать трансформаторное управление затворами, как дальше в описании по вашей ссылке.
Трансформаторы управления рассчитывать исходя из нижней частоты сигнала.

А какая скорость (полоса частот) перестроки по частоте? Потом что смотрел бы в сторону резонансника, но с подстройкой частоты резонанса. Если перестройка медленная ( секунды) то с сервоприводом на переменный конденсатор, а если более быстрая ( десятки миллисекунд) то нужн вакумный конденсатор с приводом перестрокий типа voise coil и датчиком позиции для обратной связи.
Варикапы к сожалению на таких мощностях не работают. Драйвер даже резонансный все равно лучше на паре ламп делать.

Без управления постоянной составляющей не обойтись, трансформаторы работать не будут. Тк параметры дрейфуют от всего, даже от щелчка пальцем по коробке, температурные дрейфы очень медленные, тысячные доли герца и транс тут не поможет.

Ладно... походу гениально простых и эффективных идей нет. Снова получается монстр.

Я в этом мало понимаю, но почему не сделать на лампах 2-тактный выход?
ГП-5, например - 30 кВ, 1.3 мА.
Для лампы нижнего плеча сделать отдельный трансформатор с хорошей изоляцией.
з.ы. только потом заметил, что у Вас +/- 25кВ.
Значит, поискать более высоковольтную лампу, хотя и стоить она будет уже не 200р.
Или делать на двух этих каждое плечо, но там опять развязки и т.д.

При токах в нагрузку до 50 мА при 25кВ?


А транформатор высоковольтный для чего использовали?

Я не предлагал купить, я предлагал на основании их характеристик ограничить апетиты и искать не лобовое решение.

Трудность в дилемме - сделай то не знаем что.
Заранее не известны достаточные параметры управления.
Резонансные интервалы (см картинко) достаточно узкие и (с моей точки зрения) для удержания в его интервале хватило бы быстрой, парящей относительно DC вольтодобавки. Но господа физики упёрлись рогом и хотят полноценной шкалы а не суррогат. Посему пока в раздумьях чд.

В свое время мы делали нечто подобное, но с управлением транзисторами через оптику.

Т.е. делается столько подвешенных источников питания (+/-15В), сколько транзисторов. Это N трансов навешенных на один (или на счетное число) высоковольтный провод.

На каждый транзистор идет свой световод от многоканального источника. Поскольку есть питания можно ставить усилитель, формирователь и т.п. приемника света и сделать его достаточно быстрым.

Важно, что каждый транзистор не просто включается/отключается а работает как переменное сопротивление - источник тока с ОС по напряжению - только так можно сделать одинаковыми каскады. Т.е. каждый транзистор управляется опером с ОС.

И использовать не варисторы, а высоковольтные стабилитроны.

В зависимости от необходимости можно использовать линейный режим (требует подстройки трактов) или ШИМ в оптике.

Угу... и такой вариант рассматривали.
Дизайн далёк от изящества.
Снова проблема с надёжностью, где то что то отсоединилось и начнётся мини апокалипсис.

Постоянную составляющую подают или на холодный конец ВВ трансоформатора, или на среднюю точку ВВ обмоток. Посмотрите схемы любых квадрупольных масс-спектрометров.

Ок, гляну. Спасиб.

Если модули сделаны правильно (отключение при отсутствии опт. сигнала), то ничего смертельного не будет. Цепь разорвется, напряжение ограничится стабилитроном и все Усилитель даже работать не перестанет, просто смещение появится, да и оно выберется ОС.

Я вообще плохо понимаю как можно спалить полевик защищенный стабилитроном на относительно небольших (<<100 кВ) напряжениях. С учетом того, что в каждом полевике есть встроенный стабилитрон (а в некоторых - и на затворе). Скорее всего на защитных стабилитронах в затворе сэкономили.

Я когда делал линейный драйвер на 600А 80V, тоже был уверен что спалить транзистор сложно. Но на практике - горело синим пламенем со свистом. Дело в отвратительном качестве производства. Собираешь один блок, запускаешь тест и как правило сразу выгорают пару штук. Меняешь, снова тест... и потом все нормально.

Если интересно можно посмотреть тут.
Ссылка под названием: Linear Current Source, 400A range

Понятно откуда такая "водобоязнь" - модуль на 4 кВт. Но тут проще, мощность источника высокого мала, даже при его закоротке ничего смертельного не будет если питатель сделан правильно.

В любой схеме важно делать нормальные защиты. Если обратили внимание на приведенный модуль 1 кВ - в истоке каждого полевика стоит LED, который загорается если ток велик. Led не Led, но никто не мешает собрать с каждого модуля в одну оптику все сигналы ошибок (ток, перенапряжение, отсутствие сигнала и т.д.) и вырубать высокое при наличии (правильнее - при отсутствии) хотя бы одного из них ( с запоминанием кто ошибся).

Но вот тут-то и начинаются высокие цены.

Сложная реализация получается, смысл вопроса был именно сделать проще. Если не секрет, можете поделиться вашим вариантом sch мне в личку.

Я вот что не понимаю. Энергию в конденсатор закачиваем, а потом выкачиваем. Куда?

Это не важно.

Важен сам процесс, налили вылили.

Не вылили, а выпили... Надо диссипировать ведь.

Если Вы имели ввиду для чего это нужно. То будете смеяться, я не знаю конечной цели данного эксперимента, просто делаю что говорят. Самая самая конечная цель процесса - реализация квантовых вычислителей.

Потери энергии не важны, поэтому не надо.

Мощность от розетки - несколько киловатт должна внутри устройства что-то ведь нагревать. Радиаторы с водяным охлаждением есть?

Хех... несколько десятков киловатт, каналов много и они работают при запуске одновременно. Вместо розетки комната с автомобильными аккумуляторами. Вот я и говорю, если что пойдет "не так" - гореть будет хорошо и быстро. А мне в тюрьму не хочется совсем.

Это было в начале 80-х и за давностию лет документов не сохранилось. Делали на обычных светодиодах и фотодиодах просто пристыкованных к толстенному многожильному оптоволокну. Транзисторы были биполярные на 400 в.

А что, что-то непонятно с реализацией? Стандартное решение приведенное в вашей же ссылке с мелкими подробностями.

Смущают мелкие но важные мелочи. MOSFET например пробивается уже даже при незначительном overvoltage в течении десятков наносекунд. Проверенная чужим опытом защита помогла бы, хотел посмотреть как сделано. А так да, остальное все понятно и прозрачно.

Схема называется стековый ИТУН — задаёте ток и напряжение по ОБР из паспорта и ничего никогда не сгорит — разумеется, как только их наконец-то стрясёте с заказчиков — ничего ж конкретного не озвучили до сих пор, а тема уже на четвёртую страницу загибается.

На самом деле выделяемая мощность из-за тока в нагрузке заметно меньше чем посчитанная исходя из 30 кГц, так как перезаряд происходит реже. И выделяется она на токоограничивающем резисторе и транзисторах, которыми производится переключение емкости нагрузки от одного источника питания к другому.

При схеме как в ИЯФовском прототипе будет емкостная нагрузка и два источника разной полярности которыми перезаряжается емкостная нагрузка. Напряжение на нагрузку подается в ключевом режиме с ограничением максимального тока на резисторах.

Вопрос в том, какая характеристика изменения напряжения на нагрузке вам требуется. Если потребуется формировать скорость нарастания и еще быстро изменять напряжение на нагрузке, то основная часть энергии будет выделятся на ключах и некоторе количество можно оставить на резисторе для ограничения максимального тока. Тепло с ключей надо как-то снимать, а током ключей надо управлять для формирования требуемой характеристики. При этом, возрастает громозкость конструкции, и соответственно, ее емкость.

Мне не понятно всё же как быть с защитой от перенапряжения. Если например 1 транзистор пробивается, то приложенное DC от источника питания перераспределяется пропорционально на всю "гирлянду" транзисторов и она - "лопается", "лампочка за лампочкой".

Гирлянда обычно еще раньше лопается из за неодновременности открытия транзисторов. Это при оптическом управлении было постоянной проблемой. Частично решилось ВЧ управлением транзисторами через трансформаторную развязку с синхронным демодулятором на каждом каскаде. Т.е кроме сигнала управления с фазовой модуляцией пришлось по всем уровням "этажерки" тащить сигнал опорной частоты. Демодуляторы на смесителях типа SA612 были.
Еще пришлось разводить питание на каждый уровень, т.к такая схема драйвера активная весьма прожорлива. Но 30 кгц полосы все равно так получить сложно

Мне думается, что для начала надо ответить на вопрос о том какой режим необходим - ключевой или надо формировать выходное напряжение или ток какой либо определенной формы или по обратной связи.
Я не видел ответа на этот вопрос.

Линейный для обратной связи. ключевой видимо не потребуется.

Делай усилитель на вакуумных лампах.

И какие лампы у нас выдержат 50 кВ ( +-25 как у ТС)? Плюс киловольт 10 надо закладывать запаса. Это скорее гирлянда ламп получается, с изолированными накалами и сеточными цепями. А с единичной лампы при таких напряжениях будет лететь рентген.

Парочка тетродов ГМИ-2Б.
140 мА средний, 900 Вт, 36 кВ - на один тетрод.
При суммарной мощности до 300 Вт - парочка тетродов ГМИ-90.

Оооо!
Это мощно, помню эти огромные банки.

Ну и какая разность потенциалов будет на верхнем тетроде когда на выходе -25кв? Не поплохеет ли лампе?
На самом деле для емкости 10 пф в нагрузке проситься каскад из 4 телевизионных триодов ГП-5
По мощности изначально заявленной конечно не проходит, но что то мне подсказывает, что у ТС в задаче совсем не +-25кв 30 кгц , а весьма небольшие по амплитуде и мощности
30 кгц на фоне постоянки.