Обратились по поводу разработки инвертора с частотой 3МГц, мощность 30 кВт, выходное напряжение 300В. Форма выходного сигнала особой роли не играет - синус, прямоугольник - все равно. Питающая сеть - три фазы 380В. На сколько я знаю, даже в резонансе на полевиках вряд ли можно выжать 3 МГц с такой мощностью. Похоже, это уже епархия радиотехников с лампами. К тому же тут уже скин-эффект сильно проявляется, эффект близости, проблема длинного кабеля... Кто из форумчан что может сказать по этому поводу?

эт уже передатчик со всеми вытекающими

Ну шо тут сказать? Круто! А для чего такой агрегат нужен? Для высокочастотного нагрева? В учебнике такие штуки на транзисторах предлагали делать из многих модулей, с суммирующими трансформаторами.

Для электрофизической установки. Исследования плазмы

Да, средневолновый маломощный передатчик губернского калибра заказчику - в самый раз!
Хотя, меня не столько мегагерцы, сколько киловатты смущают. Можно ему подсунуть 1 МГц с контуром ударного возбуждения по выходу на 3 и на 5 МГц Все ненужное по теплу сдуть, водою побрызгать.
Но в любом случае, заказчик догадывается сколько это стоит ?

это к лампочкам, генераторные тетроды и все такое, техника спецфическая и стоит немерено...
обычно 13.5МГц и килловатов хватает для плазмы, транзисторный вариант вполне компактный стоит от десятков кило-баксов

С этого и нада начинать. Значит КПД, пофик, как и многое другое. В общем-то реально.

Но начинать нада с нагрузки. Нужно чтобы оно все согласованно было, и нагрузка (плазма с электродами) и транс, и транзисторы итд.

Догадывается. Более того, согласен подождать, дать время на разработку.


можно подробнее?

как раз думаю про водяное охлаждение.

Так и есть

Если не стабилизированный и без защит по току, то вполне выполнимо, ибо задержки в мс управления, драйверах транзисторов, самих транзисторах и прочих цепях будут соизмеримы с шириной рабочего импульса

Защиту по току, если понадобится, сделаю выпрямителем (фазовым способом). Стабилизация не требуется.

да антенна сообственно и автомат согласования с антенной, это довольно серьезный вопрос

Забыл указать - нагрузка - разряд в газе

антенна подстраиваемая.... ну и о 380 В забыть о трех фазах тоже ( таких антенн не бывает трехфазных ) , как правило все на 50 Ом, получается 1.2кВ а при рассогласованиях выбросах все 5- 10кВ

О! Приехали. Это значит что ВАХ дурная крайне, и зависит от кучи параметров. Походу может быть нужно будет вводить ассиметричность и еще куча всего. Что за разряд-то?

Гм. А мож., стоит поискать списанный усилитель мощности от радиостанции? Насколько я понимаю, время здесь - самая дорогая статья расходов, а с готовым усилителем оно может сильно сократиться. Если повезет.
Тут стоило бы убить с неделю на исчисление стоимости деталек, могущих дать нужную мощу. В смысле, для того, чтобы выбрать самый дешевый вариант. Ламповые усилители считались более терпимыми к ошибкам. Типа горят не так быстро, даже работают с периодическим пробоем. С транзисторами же след сразу прикидывать структуру суммирования мощности. Ибо с одного модуля даже близкое значение не получить. И еще. Я далеко не уверен, что из ширпотребовских силовых транзисторов можно получить нормальную единичную мощу на 3 Мгц. Это вопрос требует отдельного исследования. А специальные ВЧ сразу создают проблемы. То есть я бы до последнего пытался бы использовать силовые полевики .

Списанный усилитель... Этот усилитель - не колонки к телевизору, в углу на складе не валяется.
Солдатик берет конденсатор размером с канистру, открывает дверь в усилитель и сапогами - по контуру, по контуру из медной трубы с водою на верхотуру... Ремонтирует выходной каскад
Правда это средневолновый передатчик в 400кВт... Ну, 30-киловаттник коротковолновый мегагерц на 15 -20 должен быть поменьше.
Кто ж вагон меди не разворует еще за год до списания?

Не реально...

Да ладно! Транзисторы IXYS типа DE475-102, резонансник на каоксиальных трансформаторах + GaAs диоды.
Тут уже было обсуждение инвертора на 1.6-2.7 МГц.

а диоды то зачем?

Возвратные. Правда подумал еще для выходного выпрямителя, но там оказывется можно переменку выдавать.
Если делать параллельный резонансник, можно попроще, а не GaAs.

Дык, вперед.
В чем вопрос?
Обсуждение, понятно, было...
Где инвертор-то?
Фотку и осциллограммы в студию...

Дык инвертор на 1.6-2.7 МГц делал не я , я только помогал обсуждать .
Свое мнение я высказал исходя из опыта разработки (лет 5 назад) похожей (импульсной и на порядок мощнее) аппаратуры для геофизических исследований.

Насколько похожей?
Какова выходная мощность?
Токи, напряжения?

440 КВАр, 2000В, импульс (пакет) до 40мсек, правда, средняя меньше 10кВт.

Что было нагрузкой?
И это уже не инвертор, а модулятор.
А это несколько иной компот.
В моем подобном случае это был магнетрон.
6 кВольт, 10 Ампер в импульсе.
Без всяких извратов в виде коаксиального трансформатора.
Все собиралось из доступных материалов.
Транс на Ш-образном феррите.
Если топикстартер уточнит задачу, то магнетрон (импульсный) и есть решение.
Тогда ему надо читать про модуляторы радаров.
Там два диапазона - 10 МГц и 3 Мгц.
30 кВт в импульсе по нынешним временам никакая не проблема.
Есть готовые решения.
Совсем недорогие.

Нет, все таки инвертор, повышающий.
Нагрузка - некий облучатель.
По поводу коаксиальных трансформаторов - с ними проще жить, хотя сейчас можно и просто на сердечнике из 49 феррита с пониженной В.
Топикстартеру, судя по всему, нужны 30кВт постоянной мощности.

Постоянной мощности.

Вот за транзистор спасибо!

С такой нагрузкой я бы транзисторы не пользовал - сгорят при лёгком чихе.
Ланпы, да ещё б быстродействующую защиту на игнитроне.

Тогда точно не реально.
При любых транзисторах.
Это сегодня.
Возможно после завтра...

Все-таки немножко проясните по поводу согласования инвертора с нагрузкой. Наверное, уже коакиалкой надо. Наверное, это больше из подфорума RF системы...

дык пора определиться... передатчик это и соответственно все такое, критичесский режим нагрузки, согласующее устройство, антенна
и далее по списку...
ну а делать уже начали на транзисторах? с емкостью затвора в 5 нан
пока что фантастика, реальность не наблюдается...

Если нагрузка неопределенная и переменная, а финансы и габариты позволяют, то проще иметь в резонансном контуре большой запас по реактивной мощности и сильно не заморачиваться с согласованием.


Дык под них есть драйверы с током 30А. .

Согласен. Установка исследовательская, значить режимы нагружения могут быть очень разные. Можно сделать перключатель фикс режимов. Но от динамических процессов только защита спасёт. Контур-то довольно легко можно сделать и на 1000кВАР, а вот сам генератор...

Тогда подскажите. Монтаж контура нужно будет литцендратом вести? Или чем-то еще?

В этом диапазоне частот и мощностей контур делается из медной трубы по которой пропускается вода. Это петля или один виток где то полуметровых габаритов. В коаксиальном варианте сооружение размером с пару стандартных ведер.

В общем попробую все ж таки сложить цену на такое устройство. Трехфазный мостовой управляемый (тиристорный) выпрямитель + инвертор в резонансе на упомянутых транзисторах (драйверы соответствующие). Контур - медная труба, как сказали. Для охлаждения использую воду (для транзисторов в параллели групповые охладители и для индуктивности). Подвод к нагрузке - литцендрат. В звене постоянного тока варисторы + снаббер для защиты от перенапряжений. Не знаю, как быть со снабберами для транзисторов (индивидуальными). Скорее всего без них (схема в резонансе). Вопрос по датчику тока: лемовские обычно до 100 кГц. Попробовать трансформатор тока? На такой частоте... Хм... Тяжко будет с организацией защиты по току... В любом случае полученную цену стоит удвоить, а то и утроить - для верности. Прошу выссказывать мысли. Если все ж таки закажут данный девайс - буду информировать общественность о ходе выполнения. Так сказать делиться опытом. Ну и понятно, спрашивать уже по существу.

Да ничо...Ток будет примерно такой же, просто КПД упадет...
Не стоит ожидать что быстрее в 30 раз переключится, если прокачать 30-ю амперами тот же затвор того же транзистора...
Но если бы и так - что толку?

Да он и так за 5 нсек переключается, куда-же быстрее?

У меня вопрос.
А Вы когда-нибудь, что-нибудь полевое переключали?
При таких скоростях должны быть специальные безындуктивные корпуса у транзисторов.
Потому как даже просто прокачать 30 А за 5 нс через затворы задача нетривиальная.
Это не сверхскоростные структуры внутри процессора или МК.
Кроме этого, сами драйвера должны быть тоже специальными.
Я уже не говорю про топологию ПП.
Более того - нужны специальные осциллографы и приборы и вообще спец инструментарий.
Это стоит очень неслабых денег.
У Вас есть возможность финансирования?
Вашей задачей можно заниматься всю сознательную жизнь.
И ничего не достичь в итоге...
Вы к этому готовы?
И вообще резонансные схемы крайне ненадежны и имеют кучу недостатков, о которых здесь почему-то умалчивают.
Если хотите примеров, наберите в гугле сварочный аппарат Форсаж.

пока шапкозакидательство и все путаются с названием... передатчик это передатчик...
инвертор предполагает стабильное выходное напряжение а здесь антенна, да еще в плазме... установку которую я видел на 13.5
запитывали от передатчика килловатного
да и этим можно заниматься всю оставшуюся и без особых успехов
здесь многие просто не тратят свое время на переубеждение

К сожалению Ваш пост показывает что Вы не готовы к такой разработке.
Резонансная схема и хорошие ключи - первое, что приходит в голову в таких случаях, но этого недостаточно.
В своем посте Вы задали общий вопрос и получили общие ответы - как обычно делаются такие устройства.
Но даже не проведя предварительного анализа параметров Вы уже начали "рисовать" схему.
Попробую это сделать за Вас.
1. То что допускается любая форма выходного сигнала - это хорошо - допускается больший маневр в схемотехнике.
2. То что нагрузка неопределенная и нестабильная (газовый разряд) - это плохо.
Вариантов два:
- либо разрабатывать схему с обратной связью, отрабатывающую закидоны нагрузки.
- либо заложить запас реактивной мощности в резонансный контур инвертора, а обратная связь будет компенсировать потерю запаса этой мощности.
3. Рассмотрим второй случай.
Примем десятикратный запас по реактивной мощности.
>Вариант с непосредственным подключением нагрузки паралельно конденсатору контура.
Тогда получаем Uc=300В, Ic=2000А, Z=0.15Ом.
При частоте 3МГц, С=350нФ, L=8нГн, Kтр=1:(20-30), в плечах инвертора в паралель стоят по 4-5 транзистора.
Но выполнить трансформатор с индуктивностью рассеяния 8нГн проблематично даже на коаксиале.
>Вариант подключения нагрузки через трансформатор разбивается на два подварианта
- вариант с последовательным возбуждением контура
Например Uc=1100В, Ic=560А, Z=1.9Ом, L=0.1мкГн, C=28нФ, Uвозб=110В, Kтр=11:3
Вариант требует подключения инвертора к контуру через трансформатор с Kтр=8:1, при напряжении на инверторе 800В
- вариант с квазирезонансным мостовым ключем - наиболеее привлекателен (как мне кажется), но более сложен схемотехнически.
Требует помимо инвертора мостовой ключ для формирования выходного переменого напряжения 300В.

Исходя из всего этого видится два варианта схемы:

1.На входе трехфазный повышающий фазовый корректор.
Далее транзисторный мост, подключенный к резонансному контуру через понижающий трансформатор,
нагрузка подключена паралельно емкости контура тоже через понижающий трансформатор.
Форма выходного напряжения - синусоида.

2.На входе трехфазный повышающий фазовый корректор.
Далее регулируемый DC-DC инвертор с трансформаторной развязкой.
Нагрузка подключена в выходу инвертора через квазирезонансный мостовой ключ.
Форма выходного напряжения - трапеция.

Где-то так, но это первое приближение и окончательный вариант реально будет сложнее.


Если Вы у меня, а не у автора спрашиваете, то последние 10 лет только этим и занимался.
При скорости нарастания напряжения 300-500В/нсек через 1пик проходной емкости течет ток 0.3-0.5А.
Это очень заметно на кремниевых диодах, когда они начинают плавать в луже собственного припоя ..
А во всем остальном Вы написали все справедливо, особенно про топологию платы - 90% успеха это топология.
Но у автора нет необходимости в таких скоростях, у него задача попроще.
Я предложил транзисторы DE 475 не столько из-за скорости переключения, сколько из-за их хорошести по совокупности параметров.
В частности у них корпус отводит более 1.5 кВт-а тепла через изолятор из нитрида алюминия.
Плоские планарные выводы имеют паразитную индуктивность порядка 1нГн.
Под них есть драйверы в таком же исполнении.
Лучше Вы сами посмотрите и оцените

Пока писал, народ уже высказал аналогичное мнение, но все же оставлю ответ.

Боюсь, окончательного варианта не будет.


Приношу извинения, конечно, все высказывание относилось к автору темы.

Я про это и говорил.
В свое время я занимался драйверами, обеспечивающими скорость переключения IRF840 (наш аналог) в количеств 4 шт. за 20 нс.

Посмотрел. Хорош.
Только несколько замечаний.
1. Где данные R_DSOn для температуры в 125 ^оС?
2. Где зависимость R_DSOn vs Тemp?
3. Ток, таки, маловат даже при 25 ^оС...
И вопросы.
1. Сколько стоит сие чудо?
2. Вопросы, связанные с замечаниями по п.1 и 2.

По поводу температуры 125 - никогда не заморачивался, возможности охлаждения корпуса такие, что у меня выше 60-75 градусов не было.
Можно запросить у изготовителя, но лучше через продавца, например Аргусофт.
Могу нагреть и измерить.
Стоят порядка 100 зеленых рублей + драйвер порядка 60.

Спасибо. Но делать этого не стоит, потому, как:

Это для нашего дела на текущий момент крайне дорого.
Заказчик не поймет, пожалуй.
Однако, для автора темы сия информация будет полезной, надеюсь...

Вообще-то есть спайс-муделька, на ней все видно.

Да я их тоже для повседневных поделок не использую .
В основном для высоковольтных импульсных генераторов.
Но все таки присмотритесь к IXYS, у них есть менее экзотические вещи и значительно дешевле.
Для автора, я думаю, будет полезна информация о том, что разработка и отработка такого блока врядли будет сильно дешевле одного зеленого рубля за ватт мощности.

помножить на 5-10

Человеческая жадность, безгранична. Я тут пропустил или нет, все же, что за плазма? Какое давление, какой газ, какие условия вообще? Просто потому что одни условия, это взять стеклянную банку, обмотать ее проволкой, устроить резонанс, и пустить чуток газа в банку. В этом случае будет стабильный разряд, условия итд. Но совсем другое дело это в вакуумную камеру поместить электроды, и на них подать электричество. В этом случае вылазит сразу целая куча бяк, связаных с пробоями итд. Кроме того, плазма, она сама по себе не линейна. Посмотрите ВАХ неонки для примера. Или как стабилизируют (и зажигают) разряд в HID лампочках. ИМХО тут народ не с того конца взялся. И вообще, что вы собираетесь делать на 30ти киловаттах? Это ДОФИГА!

Вы про чью жадность?
Это не плазма, а некая геофизическая установка.
Все Ваши вопросы топикстартеру уже задавались.
Ему нужны 30 МГц и 30 кВт постоянно.
Так что оценка стоимости проекта такая же, как и постановка задачи...

То что один делает за $100к, другой делает за $100. Такая уж она есть, правда жизни.


Так что нужно RF усилок на 30мигагерц и 30квт? Пусть готовый купит.