Высоковольтные умножители напряжения

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 01 дек 2011, 22:37

Александр Гагарин писал(а):Использовал кстати DD1800 в УН.
Номинал напряжения по паспорту до 18кВ, я подавал до 13кВ, насколько позволяет длина корпуса без заливки.
При частоте 100кГц вполне себе нормально работают, ток выдерживают не ниже тех же КЦ106Г, то есть номинал отрабатывают. При их стоимости вполне на мой взгляд нормальный вариант.
Длительность тестирования небольшая, около 4-х часов непрерывно.

Сравнивать КЦ106Г и DD1800 не серьезно. Это разные весовые категории. Столбы, подобные DD1800 могут работать и на больших частотах. Но с повышением частоты их параметры будут сказываться все больше и больше. Заряд конденсатора происходит не половину периода, а за гораздо меньшее время.
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение Александр Гагарин » 02 дек 2011, 12:38

Вот во вложении схема к последнему моему сообщению.
При емкости С1 150пф выходной потенциал около 45кВ
44пф - около 35кВ
22пф - около 20кВ
Я такое падение напряжения на выходе связал с потерями на диодах, уже сравнимых с емкостью С1, хотя не уверен.
Что скажете?
Частота и напряжение такие же как я раньше указывал примерно.

Кстати, не могу найти в сети подробного датащита на указанные в схеме диоды. Только одна строчка у производителя на сайте.
Емкость диода зависит от его номинала по току? По идее площадь кристалла побольше, как мне кажется. Учитывая что у этих 500мА, может быть у них емкость сильно больше 1пф?

Что касается диодов КЦ106Г и DD1800 - они в одной ценовой категории, только 1800-ые мало известны. Мне кажется сравнение вполне уместно для замены КЦ на DD1800.
Хотя я сам в схемах, правда не в УН, использовал КЦ106Г на частоты до 500кГц, ничего им не было, при полном номинале напряжения. Правда это на лабораторном стенде, где выход их из строя был бы ничем не чреват.
Кстати, хотел у вас спросить, бывают ли какие либо сложности с параллельным подключением диодов? Я такое подключение использую, и проблем вроде не было, равно как и отрицательных каких то отзывов не видел.
Вложения
схема УН 22пф.JPG
Александр Гагарин
 
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 29 ноя 2011, 10:32

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 02 дек 2011, 14:52

Александр Гагарин писал(а):Вот во вложении схема к последнему моему сообщению.
При емкости С1 150пф выходной потенциал около 45кВ
44пф - около 35кВ
22пф - около 20кВ
Я такое падение напряжения на выходе связал с потерями на диодах, уже сравнимых с емкостью С1, хотя не уверен.
Что скажете?
Частота и напряжение такие же как я раньше указывал примерно.

Скажу, что причин такому поведению несколько и емкость столбов может быть не главной. Это и утечки, увеличение внутреннего сопротивления УН из-за уменьшения первой емкости, пульсации (Вы смотрите среднее выходное напряжение, а можно осциллографом с соответствующим делителем). кстати, для сохранения баланса заряда первая емкость в таком умножителе должна быть двойной емкости (можно, естественно, на меньшее напряжение)
Кстати, не могу найти в сети подробного датащита на указанные в схеме диоды. Только одна строчка у производителя на сайте.

новый
старый
В старом, кстати, указан ток 350 мА.
Обратите внимание, что пиковый ток у них 20А как и у 100 мА диодов, указанных ниже.
Емкость диода зависит от его номинала по току? По идее площадь кристалла побольше, как мне кажется. Учитывая что у этих 500мА, может быть у них емкость сильно больше 1пф?

Зависит и от кристалла и от количества кристаллов в столбе. В первом описании есть 2CL2х. У них указана емкость - 15 пФ
Что касается диодов КЦ106Г и DD1800 - они в одной ценовой категории, только 1800-ые мало известны. Мне кажется сравнение вполне уместно для замены КЦ на DD1800.

Я не про цену. КЦ106Г не использую с девяностых. А Diotec доступен с тех же времен. В списке производителей не указан Филипс, который выпускал раньше высоковольтные столбы. Китайцы уже много производят.
Хотя я сам в схемах, правда не в УН, использовал КЦ106Г на частоты до 500кГц, ничего им не было, при полном номинале напряжения. Правда это на лабораторном стенде, где выход их из строя был бы ничем не чреват.

Считаю, что надо использовать любые полупроводниковые элементы для работы исключительно в пределах их паспортных данных с соответствующим запасом для высоковольтных компонентов. В случае решения нестандартных задач параметры допустимо превышать, но это требует дополнительных исследований, часто, специальных приборов, что выливается в соответствующие затраты.
Кстати, хотел у вас спросить, бывают ли какие либо сложности с параллельным подключением диодов? Я такое подключение использую, и проблем вроде не было, равно как и отрицательных каких то отзывов не видел.

Как и при соединении любых диодов будет неравномерное распределение тока. Все это считается, но лучше взять столбы на больший ток.
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение Александр Гагарин » 02 дек 2011, 16:26

gt-e писал(а):Скажу, что причин такому поведению несколько и емкость столбов может быть не главной. Это и утечки, увеличение внутреннего сопротивления УН из-за уменьшения первой емкости, пульсации (Вы смотрите среднее выходное напряжение, а можно осциллографом с соответствующим делителем). кстати, для сохранения баланса заряда первая емкость в таком умножителе должна быть двойной емкости (можно, естественно, на меньшее напряжение)


Да, получается что так.
Если у аналогов на 100мА 15пф, у этих наверное примерно такая же цифра, правда они заявлены как более быстрые.
Но если предположить что, два последовательных диода имеют емкость около 8пф, результат вполне понятен становится.
Насчет утечек не думаю, конденсаторы проверенные, также я проверял выходное напряжение просто с удвоителем, результат полностью аналогичен (около 3-5кВ при обычных 10-13кВ). Тут мне кажется уже очевидно что больше не на что грешить.

Вообщем то делаю это чтобы некоторые теоретические моменты для себя сделать более очевидными, так скажем.
Благодарю за советы и рекомендации.
Попробую эту схему со всеми параметрами в Спайсе нарисовать.
Александр Гагарин
 
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 29 ноя 2011, 10:32

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 02 дек 2011, 16:58

gt-e писал(а):
Александр Гагарин писал(а):Насчет утечек не думаю, конденсаторы проверенные, также я проверял выходное напряжение просто с удвоителем, результат полностью аналогичен (около 3-5кВ при обычных 10-13кВ). Тут мне кажется уже очевидно что больше не на что грешить.

Утечки есть в диодах, утечки от короны, ток в измерительный делитель, не говоря уже о нагрузке, если она имеется. Т.е. у Вас не режим холостого хода, а есть какая то нагрузка. Я об этом.
Еще может быть уход резонансной частоты.
Я, все же советую измерить точки резонанса трансформатора с умножителем. Многое прояснит.
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 04 дек 2011, 12:28

Александр Гагарин писал(а):Вот во вложении схема к последнему моему сообщению.
При емкости С1 150пф выходной потенциал около 45кВ
44пф - около 35кВ
22пф - около 20кВ
Я такое падение напряжения на выходе связал с потерями на диодах, уже сравнимых с емкостью С1, хотя не уверен.
Что скажете?
Частота и напряжение такие же как я раньше указывал примерно.

OUT2000 - УН все емкости 2000 пФ
Остальные графики для УН с емкостью 22 пФ в первой емкости и 2000пФ остальные (как на Вашем рисунке)
OUT1xx - УН с 10 диодами US1M соединенными последовательно в качестве высоковольтного столба без нагрузки
OUT1-n - УН с 10 диодами US1M соединенными последовательно в качестве высоковольтного столба c нагрузкой 300 МОм
OUT2xx - УН с идеальным диодом без нагрузки
OUT2-n - УН с 1с идеальным диодом c нагрузкой 300 МОм
Эквивалентная емкость 10 соединенных последовательно US1M около 1 пФ.
Файл для LTspiceIV приложен.
На графиках
1. Частота 100 кГц
100 kHz.JPG

2. Частота 10 кГц
10 kHz.jpg

В зависимости от частоты соотношение влияние реальных диодов и нагрузки изменяется, но для режима холостого хода падение напряжения, практически, неизменно.
Что похоже на вклад емкости диодов.
Вложения
test.zip
(5.83 Кб) Скачиваний: 509
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 04 дек 2011, 12:44

Следующий график для 10 и 5 диодах US1M последовательно и идеальных диодов.
100 kHz-C.JPG

При реальных измерениях необходимо учитывать изменение резонансных частот из-за изменения эквивалентной емкости умножителя напряжения
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение Александр Гагарин » 26 янв 2012, 14:24

Благодарю за графики и модель. Не заметил ваше сообщение в декабре.
В принципе графики подтверждают предположение о причине уменьшения напряжения на выходе, довольно наглядно.

Хотел у вас спросить, есть ли какие-либо нюансы в подключении миллиамперметра в нулевой провод УН, для наблюдения тока на нагрузке?
Можно ли любой взять, или есть нюансы? Хочу динамику нагрузки понаблюдать...
Александр Гагарин
 
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 29 ноя 2011, 10:32

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 26 янв 2012, 16:48

При подключении миллиамперметра в нулевой провод умножителя напряжения необходимо обратить внимание на несколько моментов.
При пробое или резком изменении тока нагрузки на активном и индуктивном сопротивлении миллиамперметра может выскочить большое напряжение и большой пиковый ток. Это может привести к выходу его из строя вплоть до обрыва цепи.
Для защиты миллиамперметра необходимо поставить последовательно-параллельно защитные элементы в зависимости от токов и емкости умножителя.
Например.
Начиная от земли. Параллельно миллиамперметру малоиндуктивную емкость, последовательно с ними резистор (в сторону умножителя) и с точки соединения умножителя и добавочного резистора поставить супрессор (защитный стабилитрон) к земле на соответствующий ток и пиковую мощность.
Иногда может потребоваться защитный разрядник.
Емкость вместе с добавочным резистором затянет нарастание тока до момента срабатывания супрессора.
Имейте ввиду, что энергия конденсатора при пробое в значительной мере будет выделяться в супрессоре.
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение Александр Гагарин » 26 янв 2012, 17:02

Спасибо за подробный ответ.
А суппрессоры на какое напряжение набирать?
Раза в два больше напряжения защитного разрядника?
Александр Гагарин
 
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 29 ноя 2011, 10:32

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение gt-e » 26 янв 2012, 17:25

Разрядник может быть как для защиты цепей при выходе из строя супрессора, так и для сброса избытка мощности с супрессора.
Необходимо определить падение напряжения на измерителе при максимальном токе и посмотреть какая допустима для него перегрузка по току и напряжению.
Реально, напряжение в случае миллиамперметра небольшое, значит и супрессор будет до десятка вольт. Чем меньше напряжение супрессора тем больший ток он допускает при той же мощности. А доступные разрядники от 75В.
при выборе супрессора обратите внимание на его токи утечки и напряжение при максимальном токе.
http://www.platan.ru/cgi-bin/qwery_i.pl?code=%F0%E0%E7%F0%FF%E4%ED%E8%EA.
Если что то типа LTspice поставили, в ней легко можно посчитать все элементы.
Умножитель тот же?
gt-e
Администратор
 
Сообщения: 138
Зарегистрирован: 18 янв 2010, 02:26

Re: Высоковольтные умножители напряжения

Сообщение Александр Гагарин » 26 янв 2012, 19:21

Да, УН тот же, входная емкость такая же как остальные.
А какой номинал резистора поставить?
Александр Гагарин
 
Сообщения: 18
Зарегистрирован: 29 ноя 2011, 10:32

Пред.След.

Вернуться в Техника высоких напряжений

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron
Яндекс.Метрика