продолжая разговоры из соседнего топика про измерение индуктивностей на расстоянии, подумалось что потребуется довольно мощный усилитель мощности, ИТУН. Не обязательно очень линейный, если гармоники увести достаточно далеко, то отфильтруются детектором.

А поскольку хочется раскачивать пока еще не очень определенную катушку до полуампера, а может и до ампера, наверное рационально будет делать усилитель класса D.
Штука только в том, что на операционниках и компараторах ШИМ сложно раскачать до МГц, а нужен десяток МГц, чтобы гармоники действительно отодвинуть от сигнала.

Есть ли какие-нибудь мощные высокочастотные схемы для рассмотерния? Или набор микросхем, высокочастотный ШИМ мостовой контроллер для MOSFET. очень неплохо бы с обратной связью по току.

каков порядок индуктивности катушки? di/dt=1MEG, может потребоваться приличное напряжение

Рисуем ЛАХ. ставим точку на частоте квантования: десяток МГц - по горизонтали и сколько-то Дб вниз учитывая подавление этой частоты в фильтре...
От этой точки проводим прямую влево под углом, определяемым порядком фильтра. скорее всего под -40 дб/дек, поскольку есть индуктивность... Ну и смотрим, где прямая подойдет к 0 дб, вот это будет предел для усилителя ШИМ. Вот только под -40дб/дек там еще может быть колебательность или даже возбуждение...
Если не понятно, то могу рассказать по скайпу...

Есть чудо-топология под названием UcD.
Сейчас отлаживаем на ней макет. Пробовали подавать на вход сигналы на частотах до частоты среза LC фильтра, на частоте среза, выше частоты среза. Всё усиливает. Не происходит самовозбуждения как на номинальной нагрузке, так и без нагрузки вообще.
Если плавающая частота ШИМ Вас не смущает, то это, ИМХО, лучший выбор для вашей задачи.

А точно нужен десяток МГЦ для усилителя класса D?
УМ с такой частотой ШИМ сделать можно, но потребуются весьма экзотические компоненты.

Лучше опишите подробно условия задачи. МСМ, есть некоторое непонимание её сути.


Автору нужен ИТУН, как я понял, а там немного не про это.
Однако, могу сказать, что ИТУН по самоосциллирующей схеме сделать также можно.
Я делал практически, для постоянной активно-индуктивной нагрузки.
Но, для измерения индуктивностей в широком диапазоне, не стал бы её рекомендовать.

знаю. порядок, пока что думаю от микрогенри до миллигенри(менее вероятно). Решил делать универсальное ядро для разных приборов. DC сопротивление сложно сказать, от провода будет зависеть, а провод от тока, который сможем подать. Понятно, что мощностью будет снабжать внешний импульсный источник. Поэтому токовая обратная связь (current mode) крайне желательна.


спасибо, довольно интересно. но выше 1 МГц она судя по статье не раскачается? И как-бы ее под мост переделать. Я вот смотрю у TI есть мостовые контроллеры с интегральной пилой на 2.5МГц, требуют только устойчивого референс-напряжения... Но хотелось бы хотя-бы в два раза выше частоту.


мне так сложно оценить параметры пока столько неизвестных. Поэтому изначально стараюсь из пушки во воробьям. перемахнуть лучше чем не долететь. Для начала решил, одна декада вверх на ШИМ- самый минимум. Возбуждать катушку хочется вплоть до частот собственного резонанса, а это единицы МГц. И шунтированный сердечник при этом хочется раскачивать на 90%. поэтому регулировка тока крайне желательна.


ну вот, я выше описал почему.
интегральных компонентов таких пока не вижу в гугле. на россыпи тоже пилу сделать задачка, даже если сравнивать сверхбыстрым компаратором типа LT1711.



Тут штука, что все схемы ИТУН что я видел в сети разработаны с упором на линейность и акустические частоты. Кроме того эффективность биполярных схем сравнительно мала, а токи в электромагнитах достаточно большие.
Мне же линейность не особо интересна, т.к. и катушка будет фильтром и детектор - лишь бы отодвинуть гармоники от частоты зондирования. При сильном ограничении тока и низкой частоте ШИМ они могут быть относительно высокими.
осложняет задачу несомненно неопределенность нагрузки, т.к. после моей первой неудачи решено делать универсальную платформу с запасом, чтобы не проколоться. Конечно питание катушки балансное, DC составляющая вредна. Поскольку БП импульсный однополярный, годится только мостовое включение.

Есть и мостовой вариант.
В исходных статьях эта схема рассматривается в качестве усилителя звука. Но, думаю, нет принципиальных проблем использовать этот подход на высоких частотах. Всё упрётся в быстродействие компаратора, драйверов и транзисторов.

Если катушка не имеет ферромагнитного сердечника, то формы тока и напряжения совпадают и возможно ИТУН не потребуется, хватит ИНУН и датчика тока.
Можно подумать над цифровым ШИМ (только фильтр, без ОС, т.к. линейность не требовалась) и регулируемым источником питания

При одной декаде смотрите подавление частоты квантования. При -40дб/дек - это будет в 100 раз. Т.е. если ключи коммутируют 20 В, то на нагрузке будет 0,2 В пульсаций...

Как-то делал на GаN транзисторах балансный усилитель. 3 Вт.
Полоса частот получилась с единиц МГц до 500МГц, и определялась симметрирующими трансформаторами.
Можно сделать от десятков кГц до 10МГц.
В режиме С должно устроить.

Спасибо большое! Вчера вечером заметил эту статью, попробую просимулировать, что выйдет.



имеет. сейчас думаю над разными ШИМ. проблема в опорной частоте. Выше 2.5 МГц по моему никто контроллеров не делает, на рассыпухе тоже не представляю как подняться выше. Пока в кандидатах только мостовой вариант UcD, скорее потому что предельная частота его не известна и можно попробовать сделать на сигнальном компараторе. Но еще есть затычка с интегральными драйверами; как правило предел 5 МГц (UCC21225AEVM).


ну да... но... в общем выбирать пока не из чего. возможно вообще ШИМ придется отложить, если компонентов не подберу. Пока надежда на авось - лишь бы к одной декаде вверх приблизиться.


неплохо. а схема не секрет? я их пока в руках не держал, читал по большей части и только в А-класе.

Рационального обоснования не заметил.


И не найдёте.
Такие штуки делаются ручками, на россыпи.

Вы лучше напишите, надо-то что?
С толком, чувством, расстановкой.
Тогда и будет предмет для разговора.
Извиняюсь, если пропустил что.

Используйте GaN транзисторы. Неплохие транзисторы делают EPC. У них так же можете статьи почитать, там интересное есть. Например, силовая часть 20МГц ШИМ модулятора. Драйвера для GaN есть у TI вот тут.

такого уровня опыта у меня нет. чтобы на россыпи сделать быстрее чем интегральное исполнение. было бы здорово получить схемы, инструкции.


ну давайте, с расстановкой.
Требуется в значительной степени универсальный усилитель с пуш-пульного выхода DDS(пока что остановились на DDS) под индуктивную нагрузку - сенсорные катушки с сердечниками от единиц микроГенри, не более 1 миллиГенри. Cхема балансная, т.е. в катушке не должно быть большой постоянной составляющей.

Частота зондирования монохроматическая от 100кГц до 1МГц (по возможности, до 2МГц).

Поскольку частота зондирования перестраивается, а катушки будут меняться, крайне желательна стабилизация и регулировка по току в широком диапазоне. Т.е. не хотелось бы чтобы облегченные катушки разлетались при запуске, или перестройке частоты.

Приемники узкополосные, на синхронных детекторах. Конечные спецификации пока не определены, но чем уже полоса тем лучше.

Главный источник питания пока не определен, но скорее всего импульсный, однополярный, не больше 100В. На данный момент заготовлен 24В 150Вт. До 10 мкГн его хватит, для сотен мкГн напряжение придется поднимать.


На данный момент нашел PWM контроллеры под тактовую частоту 2.5 Мгц максимум, и MOSFET драйверы под 2МГц (есть Ti на 5МГц, но неудобные для прототипирования корпуса с пайкой на шарах).
Даже если рассматривать схему UcD приведенную выше, элементарно не могу найти подходящего верхнего, или полумостового драйвера.


да, наверное надо было с них начинать. сижу, изучаю раздел TI. И все равно, полумостовых драйверов на 10МГц нет. Написано в лучшем случае расплывчато, "единицы МГц".

Со схемой интересно. Не знал что можно раскачать затвор GaN цифровым вентилем на такой частоте.

Контроллер вам в любом случае свой делать. А из статьи вам пригодится схема №2 - это и есть схема полумостового драйвера, читайте к ней описание.

Обычная схема двухтактного усилителя с трансформаторами на входе и выходе.(выложить не смогу, нет в электронном виде)
Режим задаётся любой. Смещением на затворе.
У меня работал в режиме А-В (нужна была хорошая линейность)
Чем хороши GaN - плохо горят и не склонны к возбуждению(при правильной разводке).

arhiv6 Именно так, вторая схема. Огромное спасибо! уже перевариваю. Вот с контроллером пока идей нет. попробую просимулировать обратную связь UcD... если нет, так не хочется второй DDS с пилой запускать, слишком усложнится плата.

Всем огромное спасибо! пошел думать дальше.

На самом деле есть еще одно решение этой проблемы.
Когда-то я делал такой блок питания...
Есть частотный диапазон. И на этом диапазоне надо построить график мощности. И если на низких-средних частотах будет основная мощность, а на ВЧ гораздо меньшая, то можно сделать двухканальный усилитель.
Аналоговый ВЧ канал гонит на нагрузку напряжение, а импульсный НЧ канал сводит ток ВЧ канала к нулю. Т.е. оба канала включены на нагрузку параллельно, но НЧ имеет на выходе дроссель...
Причем НЧ можно сделать в 6-12 фаз, а это значит, что и эквивалентная частота квантования будет в 6-12 раз выше...
А большое число фаз в Вашем случае не принципиально... И у Линеара подобные микросхемы есть.
Аналоговый линейный каскад тоже вполне реализуем...

И еще. Если двухканальная схема для Вас сложно, то можно сделать все чисто аналоговым. Например сделать 4-8 источников питания и от них сделать выходы аналоговых стабилизаторов. Если выходы стабилизаторов сделать по коллектору, то их все можно включить в параллель. А схема управления должна выбирать тот канал, где разница между нагрузкой и питанием минимальна. Таким образом, если разбить зону мощностей между нагрузкой и входом разделить на нужное число интервалов, то КПД всего станет вполне приемлемым. Это называется "дискретно-непрерывный"...


Вот как-то так...

Я их имел в виду под "экзотикой", кстати. Действительно, быстрые и сравнительно выносливые.


Это только на крайний случай, если действительно класс D придётся ваять...


Мой Вам совет - отложите пока что класс D, и сделайте линейный усилитель.
Это само по себе не такая уж тривиальная задача, т.к. придётся решать вопросы устойчивости регулирования по току, и частота довольно высока.
Для увеличения КПД (уменьшения нагрева силовых транзисторов), регулируйте напряжение питания, можно ступенчато, а лучше пропорционально.
Получится - будете двигаться дальше.
Если желание к тому времени ещё останется.

Нужно брать с буферным выходом, и параллелить всё же, с резисторами на выходе каждого вентиля.

У Microsemi есть готовые модули из МОСФЕТов с драйверами. Разной конфигурации (single ended, push-pull, half-bridge). Например DRF1200. И к ним вся документация, вплоть до SPICE- моделей. Ваши потребности полностью перекрываются с запасом.
Дороговато ($148 на digikey), зато может сэкономить кучу времени.

Да, ещё. Чтобы не мучиться со строительством ШИМ-контроллера на россыпи, можно же регулировать выходное напряжение\ток по питанию. Тогда вам понадобится только обычный понижащий buck-преобразователь и ГУН для перестройки частоты.

Yuri7751, да. цены розничные пугают. DRF1200 это вроде одноканальный модуль. и судя по схеме - нижний канал, у нас по $170. Т.е. все равно потребуется отвязка по питания и бутстрап. грустно. С другой стороны, ISO721 с вентилем, ~$7. Транзисторы с номиналами впритык на 100-150В с зарядом затвора до 15нК, баксов до $20 будут, и до 10МГц раскачаются, думаю.

iosifk, интересно. я так понимаю, это хорошо работает при широкополосном потребелении, где импульсник перекрывает DC и низкий диапазон, а линейный - верхние частоты, т.е. выравнивает просадки в б-п? надо подумать как токи пойдут в мостовой схеме. Я не уверен, будет ли толк от импульсного: ведь хотя перестройка и в широком диапазоне, сигнал по сути узкополосный - монохроматический синус. Т.о. основная нагрузка пойдет на ВЧ линейный усилитель. И не пойдут ли обратные токи в низкочастотный источник, вышедший из нормаьного режима.

На GaN тоже есть такие модули у TI. LMG5200 частоты пониже, до 10МГц, но зато дешевле в 10 раз.

Да много у кого есть, если поискать. Тот же IXYS (IXRF630 например, пошустрей). Это просто к тому, что дескать драйверов нет.

А, ну я так написал, потому что смотрел конкретно драйверы, конкретно под Si-MOS. Имел ложное представление, что все модули - сверхмощные сборки на единицы герц нижнего положения.

Вот тут мысль проскочила, использовать многотактный усилитель. А это вообще было бы здорово. Только каким должен быть 4-канальный контроллер с 2.5 МГц на канал, скажем, даже представить не могу, тем более сделать на дискрете. Но зато вспомнил, что такие компании как Intersil делают 4-6 канальные контроллеры под процессоры Intel, 2MHz на канал. Есть только ряд загвоздок. Чипсет со штатными драйверами под полный мост не рассчитан, работают как однополярные ключи. Референс в них - вроде-бы внутренний стабилизатор. Все сенсорные цепи рассчитаны на напряжения порядка полутора вольт, а напряжение задается параллельным VID-кодом. Их вообще возможно использовать для многофазных усилителей, или гиблое дело?

На данный момент нашел PWM контроллеры под тактовую частоту 2.5 Мгц максимум, и MOSFET драйверы под 2МГц (есть Ti на 5МГц,

[/quote]
Позвольте вклиниться. Меня тоже интересует PWM modulator от 1.5МГц, но функционально еще и драйвер силовых MOSFET, по прекрасно организованной схеме IRS2092S. Жаль, но он тянет не более 800кГц, а нужно "оцифровать" 130кГц. IRS2092S решает еще и многие проблемы силового управления. Вот может встречали типа полный аналог по функциональности и еще и этак 1.5МГц и более тактовая PWM?

Есть чудо-топология под названием UcD.
[/quote]
Действительно интересное чудо и будет супер чудом если такую петлю можно реализовать с силовой раскачкой от 4кВт. Это действительно такая потребность и может обсудим варианты схемы?

А Вы представьте, что на частоте "синуса" НЧ канал успевает сделать только "треугольник"...Потом еще считайте число фаз для НЧ. Получите частоту работы ШИМ. Да хоть 24 фазы, лишь бы из готового контроллера. Или 48 из двух, включенных последовательно.
А добавку до "синуса" делает ВЧ канал. А потом посчитайте, сколько можете отдать потерь на ВЧ канал... Да и сам ВЧ канал тоже можно разделить на части, если трудно найти мощные и быстродействующие транзисторы...

С аналоговыми входами до 2.5 МГц видел штук 6, не меньше.
Причем около 1 МГц есть полные мосты прямо с МОСФЕТами в корпусе - вообще ничего делать не надо, только запаять и навесить фильтры. Копейки.
К сожалению, я их не записывал, т.к. никакого интереса они для меня не представляли.
После 2.5 МГц есть ШИМ модуляторы с цифровым параллельным входом с осциллятором где-то до 5 МГц... правда я не вдавался, это частота формирования фронта(разрещение), или частота переключения импульсов... мне просто надо частоту выше. если прикинуть, если внутри не компаратор с пилой, то сигнальник в таком ШИМ-е должен работать от 100МГц чтобы регулировать длительность 10МГ импульсов.. чтобы усиливать сигнал максимум на 1 МГц.

Кстати, на частотах около 10 МГц в симуляторе техника синхронной вольт-добавки на основе Нитрид-галиевого хемфета работает. Но при одном условии, если он хорошо демпфирован по истоку и затвору ферритовой бусиной. В отличие от самих ключей, там этот трюк должен работать (судя по симуляциям). Кремниевый диод просто сложнее демпфировать без падения напряжения и очень медленный на восстановление. поэтому на 10 МГц начинает плясать исток верхнего ключа и ничего не выходит даже на нитрид-галлиевых хемфетах (если нет возможности их паять вплотную и разводить плату в 3 слоя минимум. Причем в симуляции с учетом проводки меня получилось только с 30МГцовой ZVS LC цепочкой на землю, иначе один из полумостов все равно плохо открывается. А в идеале конечно не хочется утяжелять нагрузку лишними катушками.
Но мост настроить адски сложно из-за отсутствия внятных моделей на логические вентили, на которых проще всего сделать защитный интервал ("мертвое время").

Схема UcD у меня вообще не заработала :-( фильтр виноват, или что. на выходе, не знаю. Возможно четыре вентиля коррекции импульса на каждый транзистор вносят такую задержку, что там не 180гр, а всего 90 за уши хватает, и частота лочится на фазовую яму на переломе НЧ фильтра. К тому же еще не разобрался с ОС, как лучше ограничить ее мощность, чтоб не спалить компаратор.

Видимо придется изучать работу с СВЧ операционниками, как на них сделать 10 МГц пилу с размахом хотя-бы 3.6В. если такие операционники есть. по номенклатуре у TI по моему на 2-3 ГГц какие-то чипы, но как они работают, хз.
Вот, а как делать многофазные усилители я не представляю, пока не нашел по ним понятного быстрочтива. Все-таки цветная тактовая диаграмма и реальная схема - не однои то же.

Шаманьте форсирующую цепочку в обратной связи, она должна вас вытащить из ямы.