Кто сталкивался с такой задачкой ?

Имеется схема - прерыватель тока в индуктивности. Ток - до 100А. Индуктивность - порядка 1мГн.
Транзисторный ключ + варистор, параллельно индуктивности.
Вот такой:
http://il.farnell.com/littelfuse/v130la20a...184?Ntt=1057184
Поддерживает напряжение на индуктивности в 200 Вольт, пока ток не кончится.
И хоть бы хны.

А теперь клиент хочет этот варистор сделать "переменным". Электрически управляемым. Иногда - на 200 Вольт, иногда на 100 или 300.
Разумеется, таких варисторов не бывает.

Из чего бы его сварганить ?
Может из тиристора ? Из мощного транзистора ?

Почему не бывает? Бывает много всяких. Их можно соединять последовательно и параллельно. Поэтому, если ступени нужно всего три, легче всего подобрать нужные варисторы и коммутировать их переключателем. Только контакты должны быть хорошими.

Спасибо.
Вариант с коммутацией рассмотрен первым. И проблема действительно в релюхах и контактах.
К тому же ступеней больше. Не знаю пока точно, сколько.
Хотелось бы аналоговую схему.
Может правда существуют управляемые варисторы ?

По принципу работы все параллельные стабилизаторы аналогичны варисторам. Смотри пример на рисунке.
Меняя опорное напряжение и соотношение резисторов R1 и R2 можно получить нужные тебе напряжения.
Одно но - быстродействие такой схемы будет намного хуже быстродействия варистора.
Если это не критично, то можно попробывать сделать.

Нельзя полевик нагружать таким образом. Нужно дополнительно резистор последовательно с ним включить, который хотя бы максимальный ток ограничил. ИМХО нет (ну или я про такой не знаю) такого полевика, у которого бы SOA для обозначенных условий подошла (300В@100А). К тому же варистор симметричный элемент, а MOSFET нет.

Диодный мост нам поможет на случай переполюсовки (не факт, что нужно). Из первого сообщения можно определить полную энергию в 10 джоулей. Это немного, - можно даже без радиаторов несколько транзисторов параллелльно. Только вот операционник, может лучше от батареек...

Это не схема электрическая принципиальная, а только идея.
Резистор не нужен по условиям задачи, максимальный ток известен, он будет только спадать.
Ток однополярный, тоже по условию, так что мост перестраховка, есть внутренний диод.
Полевики можно соединять паралельно если на то пошло, кроме того ток импульсный, задача упрощается.
И еще раз повторю ее обсуждать рано, быстродействие варисторов единицы наносекунд, а у такого варианта хорошо если получиться сотни нан.

Это верно, мы используем IGBT, например такой:
http://www.irf.com/product-info/datasheets...rg4ph50spbf.pdf
Несколько штук в параллель.
А вот насчет симметричности - действительно проблема.
И я боюсь, что транзистор не схавает 10Дж.

Не надо побаиваться.... 10 Дж - это всего-то 10 Вт за время 1 секунда....
А нельзя ли поставить несколько варисторов последовательно, а параллельно им (варисторам) тиристоры или транзисторы с развязкой?

Но там время - не секунда, а сотни микросекунд.
Варистор - он выносливый, а транзистор - не очень


Я пожалуй поставлю один варистор на максимальное напряжение без всякого ключа. Пусть работает быстренько - пока транзистор с операционником еще не проснулись и не сгорели во сне.

Это не важно. Если сразу такой ток не испепеляет проволочку внутри, то потом будет жить.
Тиристор ставили на соленоид МНОГО больше Вашего по энергии (с таким же примерно током)... все было нормально.

Спасибо !
Засимулировала. Делает вид, что работает.
Спаять что ли ? Вдруг правда не сгорит ?

Если клиент готов тебе это оплатить.
А если серьезно, то rezident прав по поводу области безопасной работы, пример с тиристором который привела Tanya немного не подходит для данного случая т.к. тиристор работал именно как ключ(вкл/откл), а в твоем случае транзистор находится в активной области. И хотя энергия индуктивности всего 5 Дж (Tanya забыла поделить на два), нужно ставить пару транзисторов IRFP360 параллельно, использовать быстрый ОУ с большими выходными токами и начинать пробовать с меньших токов в индуктивности. Должно получиться .

Tanya, я не просто так SOA (safe operating area) упомянул. 100А от 1мГн при 300В это грубо время около 300мкс. Укажите, пожалуйста, пример MOSFET SOA которого допускает такие издевательства? Вторая проблема в упомянутой схеме будет связана с максимальным выходным током ОУ. Причем ОУ потребуется с приличным быстродействием.

Tanya не писала ничего про транзисторы... Тем более полевые... Рассеивающие...
А писала про цепочку тиристоров, которые служат ключами для предварительной коммутации нагрузки. И про свой опыт с тиристором. Он успевал включаться не давая развиться пробивному напряжению... ТЧ какой-то крупный...
А может лучше подумать в другую сторону?
Если нужно ток из катушки линейно отбирать, то не обязательно его сразу в тепло превращать. Можно катушку к конденсатору заряженному до нужного напряжения....

Я никогда не имела дела с тиристорами.
Киньте пожалуйста для примера несколько названий - подходящих на мою ситуацию.

Идея с конденсатором - интересна, но скорее всего такая схема "зазвенит", а это нам не подходит. Мы боремся даже с очень мелким звоном.


У нас тут - лаборатория кафедры физики, магнитные поля всякие и тонкие эффекты. На всю лабу - один инженер-электронщик (то бишь я), потому и спрашиваю - то про усилитель микровольтов, то про катушку на 100 ампер, то про широкополосный усилитель на 50-120МГц .
Одно спасение - форум !

Я еще и вышивать на LabView умею... И у них тоже хороший форум есть.

Подробности сделали бы обсуждение более конструктивным.

Да я вроде все сказала: ток, индуктивность, напряжение гашения тока.
Даже транзисторы и варисторы, которые применяем.
А что еще можно добавить ?
Если Вы активно работаете с тиристорами - киньте, пожалуйста, ссылочку на разумную статью для начинающего.

Вы бы схему привели, как это все запитывается, что в катушке, размеры... и т.п. и т.д. Зачем все это, какая точность нужна...
Я не работаю с тиристорами. Это они у меня на службе.
А что, у Вас google не работает?

Схема проста как валенок:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Это то, что было без регулировки времени прекращения тока.

Источник тока - например Agilent-6651.
http://www.home.agilent.com/agilent/produc...ODUCT&cc=US
У него есть аналоговое управление (которым мы и пользуемся), но, к сожалению, скорость реакции примерно 20 мсек.
Потому приходится ставить дополнительный ключ.

То, что симулирую сейчас:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
На PSpice выглядит очень мило. А сгорит ли транзистор - не знаю.


Ничего. Магнитное поле. Железного сердечника нет, если это важно.


С полметра примерно в диаметре. Их там много разных. А разве это важно ?
Индуктивность я померила.


Укротительница тиристоров ? Классно !

Работает, но при нулевых начальных знаниях выдаст вагон мусора. Он же не отличает глупости от умностей. Мне б какую-нибудь "отправную точку". А дальше - я сама раскопаю.

А трудно написать, какие требования к закону спадания (нарастания) тока, поля и пр.?
Кто с чем должен синхронизироваться? С какими допусками все это... ? Как часто... И т.п.?

Гм. О ключах. А не проще ли подключить дополнительным ключем гасящее сопротивление номиналом Umax/50А? Т.е. сначала ключ, который уже стоит, открыт, потом открывается ключ, подключающий гасящий резистор (один конец резистора на точку соединения первого ключа и катушки, другой - на второй ключ, ключ, естественно, на землю), потом закрывается первый ключ. В чем прелесть - ключи остаются ключами (в первом приближении), все рассеивается на утюжке балластном резисторе, а там уж и мегаватты можно рассеять

Позже: че-то я прочитал тему и в мозг она не проникла (мимо пролетело требование о регулировке). Виноват. Требуемый закон изменения напряжения на катушке в студию.

Сейчас у нас закон спадания линейный. Желательно таковым его и оставить. Но не знаю, насколько это для них существенно. Проблема в том, что они (физики) и сами этого не знают. Нет у меня ТЗ. И не могу я им объяснить, что оно должно быть. Они просто не понимают таких слов. Они - как дети, играющие в Лего. Думаете, я не хочу иметь нормальное ТЗ ?

Спадает сейчас за 100-200мксек, и наверно не будем делать быстрее. Слишком высокое получается напряжение.
А вот медленнее - народ хочет побаловаться и посмотреть, что получится.

Синхронизируется управляющими сигналами, цифровыми и аналоговыми.
СтоИт управляющий блок, у которого 24 аналоговых выхода (ЦАП 16 бит, +-10 Вольт) и цифровых много.
В нем - процессор с виндовозом и LabView и FPGA с гибкой программой, загружаемой по ходу дела. (Эта штука управляет целой комнатой всяких приборов).
Писать программы на FPGA и на LabView у меня получается гораздо лучше, чем воевать с этими катушками и большими токами.
Программа работает с "трапецеидальными" сигналами. То есть - с компа можно задать, в какой момент подавать какие напряжения на аналоговые выходы и с какой длительностью фронта. Все это "прорисовывается" заблаговременно (точность задания по времени - 1 мксек) и потом запускается, 1 раз или много. И меняется (ими) в любую минуту. А моя задача - обеспечить им эту "гибкость".


В большинстве случаев - ток идет по несколько секунд, 1-2 раза за минутный "цикл эксперимента".
Сила тока управляется с такого же аналогового выхода "управляющего блока".

И тем не менее, о балластном резисторе. Предлагаю подумать над возможностью подключать его и отключать банальным релейным способом - напряжение на катушке больше заданного - включаем, меньше - выключаем. Еще конечно конденсатор небольшой нужен, дабы ограничить скорость нарастания в момент выключения вспомогательного ключа. Правда, полста ампер на 300 вольт - это надо мосфеты параллелить, на IGBT вряд-ли получится быстрое переключение.

В данный момент - линейный, благодаря варистору.
В смысле - напряжение держится постоянным, а ток в катушке линейно затухает.
С экспоненциальным (то есть с резисторным) тоже баловались, я им делала такую версию, но по-моему народу не понравилось.
Не уверена, что они сами это знают.


А зачем его выключать ? Мы просто ставим диод последовательно, если там резистор, а не варистор. Ток в катушке всегда в одну сторону идет.
Но если мы говорим о наборе разных постоянных резисторов с отдельным ключом для каждого, то варисторы лучше.
А если изобретать переменный резистор - так это в итоге транзистор и получится.

Странные у Вас физики. Бюджет пилят?

С резистором будет экспоненциальный спад. А вот с конденсатором (достаточно большой емкости) - линейный. Предварительно зарядить до нужного напряжения....
Если те штучки, которые автора устраивают, поставить (несколько разных) с соответствующими ключами параллельно, то выбирая один из вариантов, можно что-то дискретно менять. Ключи можно тиристорные. Можно... всякие... тиристоры... даже тиратроны.

Я понимаю. Я предлагаю из кусочков экспоненты собрать прямую при помощи ШИМ



Надо калибр банки прикинуть, но идея знатная. С тиристором - особенно.



Как зачем? Чтобы получить в среднем заявленный Вашими физиками линейный спад.

При одной миллифараде получается изменение напряжения 15 вольт. Если к ночи мозги не подводят.
Комбинация из электролитов и пленки и керамики?

Если менять дискретно, то я поставлю несколько варисторов с ключами. Очень просто и дешево.
Самый высоковольтный - без ключа, а то еще забудут включить хоть один и спалят все нафиг.
Просто хочется что-то посимпатичнее.

Банки получаются огромные. Да к ним еще нужен высоковольтный источник для зарядки. И надо отключать катушку от банки а тот момент, когда ток в ней кончился. А то ведь банка погонит ток в обратную сторону. Впрочем, там можно поставить диод.
А вообще идея с предварительно заряженной банкой - красива. В чистом виде - с книжки "Алгоритм изобретения" старика Альтшуллера. Там один из приемов - сделать что-то заранее.
И если заряжать банку до разных вольтов то можно получить разную скорость прекращения тока в катушке.

в зависимости от напряжения разряда (на банке) эта дельта U будет меняться. Выгодно поставить параллельно банке параллельный регулируемый стабилизатор напряжения, управляемый от компа (для задания крутизны спада тока в катушке)


да симпатичнее вроде некуда, да и не дорого это , имхо.
Банки не такие уж и огромные , на порядки меньше ваших катушек. Высоковольтный источник для зарядки - ну это по вкусу, при желании и согласии физиков можете заряжать и от вашей рабочей катушки до нужного напряжения.

Я же предлагаю одну нагрузку, просто коммутировать ее с высокой частотой. Такой себе импульсный стабилизатор.

В каждом цикле и будет происходить перенос энергии из катушки в конденсатор. Таким образом, согласия физиков можно не испрашивать. Они же не могут быть против физических законов.


Да. Самый плохой случай, когда начальное напряжение равно нулю. Спад уже будет не линейный - синусоида.
Но все можно легко посчитать, приравняв энергию катушки энергии же конденсатора.

Именно эта классная идея пришла обрадовала мою голову ночью. И сразу "банки" стали очень симпатичны. Спасибо !
Даже на работу прибежала на полтора часа раньше !
Немножко обидно, что опередили... Потому что делать источник на такие напряжения и токи я точно, что не буду. Им же надо "прям щас", а не "через 3 года".


Сравнивать размеры банок и катушек - не надо. Банки - "МОИ", а катушки - "ИХНИЕ". Где-то там в недрах "установки".
Только такая крутая "банка" если взорвется - разнесет установку на фиг. Как бы ее спрятать ?
Надо еще посмотреть ток утечки, если ее надо хранить заряженной целую минуту.


Это верно, но возможно, что не страшно. Засимулирую, покажу картинку физикам.

Если у меня есть регулируемый источник на такие напряжения и токи, то не нужны никакие банки.

А поставлю-ка я RS-триггер.
Пусть он открывает ключ, разряжающий емкость, - когда закончился ток в катушке. И закрывает - когда напряжение на кондере НИЖЕ заданного аналоговым способом уровня. Падение тока в катушке не будет линейным, а будет синусоидальным (в это время напряжение на конденсаторе растет. А может это - даже к лучшему. Быстрее кончится.

Там есть еще проблеммка - "отвязка" аналогового управляющего напряжения от "общей земли". Но это я умею решать через "аналоговый оптрон".
http://www.farnell.com/datasheets/55834.pdf
Теперь там не нужна скорость.

Все, побежала симулировать !
Спасибо всем ОГРОМНОЕ !




Да, первые несколько циклов (с утра, после включения) оно будет работать "не совсем так".
Потерпят. Не строить же из-за этого сумасшедший дополнительный источник питания.

ну зачем сумасшедший. Маленький такой источничек предварителльной накачки . Ватт на 10 , за 1 минуту он зарядит конденсаторы да хоть на 600 джоулей. Без этого физики могут не согласиться с тем, что ваша установка не обеспечивает произвольный выбор скрости спада магнитного поля , а только ступенчатый , если заряжать через катушку.
А параллельный стабилизатор какой-нить все равно придется делать , мощностью 10Дж*Fключа , чтобы напряжение не росло , а имело некий заданный уровень.

Там не будет "ступенчатый".
Разрядить-то я всегда могу до нужного уровня. Просто будет потеряно несколько минут утром до прихода к нормальному режиму.


Это не стабилизатор, а разряжающий ключ. Пусть оно немного растет.
Если ставить стабилизатор - теряется весь кайф от простоты.

Хочется обратить внимание на то обстоятельство, что для того, чтобы на конденсаторе напряжение не росло во время его зарядки, ток вашего ключа должен быть равен току в соленоиде...
Ампер сто, Вы говорили? Или это между выстрелами?
Еще надо держать в уме, что энергия конденсатора будет во много раз больше энергии в катушке. Убьет в случае чего...
Не дай Бог.... И катушка сама по себе тоже опасная вещь.

ключ может иметь в себе ток вполовину тока катушки, при этом время его включения аккурат совпадет с временем разряда катушки (средний ток разряда примерно 50А) . Транзистор не выйдет за область безопасной работы а рассеет энергию например в резисторе на стоке.
при таких подходах модуляция скорости изменения тока в катушке будет имхо оптимальной при простоте "ключевого" компенсатора скачка.

Ключ вообще будет закрыт во время зарядки. И пусть себе напряжение растет. Вольт на 20 или даже на 50.
Никто ж не сказал, что ток должен непременно затухать линейно. Экспонента - это плохо. Долго, и напряжение сильно меняется. А синусоида - почему бы и нет ? Может даже лучше, чем пила... Пусть попробуют.

А вот когда катушка успокоится - тут мы его спокойненько разрядим. Через ключ с резистором. До того напряжения, которое будет задано "аналоговым способом". Током ампер 5-10. Или даже меньше. За секунду, например.


Во много - не надо. Раз в 5 - хватит.
Это дает дает емкость в 1000 мкФ при 250 вольтах. На всякий случай - варистор параллельный конденсатору без ключа, если кто забудет разрядить вовремя.

Пять раз для Вас немного? А если зарплату?
Тиристорный ключ должен сам выключиться при нулевом токе. А если к нему приделать какие-нибудь цепочки, то может и не нужно будет его открывать... Также, возможно, что он будет открываться сам за счет производной от напряжения при закрывании вашего транзистора.
А, может, просто диод?
Если параллельно оставить Вашу старую гасилку, то можно безопасно пробовать...

Куча варисторов+релюхи - самое простое. Можно сделать на операционнике и куче полевиков, соединённых в параллель с ОС по напряжению и с диодом от переплюсовки. Но это геморно, потому что из-за ёмкостей затвор-исток схема может оказаться нестабильна, а ещё будет страдать выбросами напряжения после прерывания тока катушки. Куда проще подать на базу мосфетов постоянное напряжение, они будут работать просто как большие переменные резисторы.