Anlässlich einer Kaffee-Diskussion fiel mir eine meiner größeren Bildungslücken auf:
Wie funktionieren die Endstufen von Hochspannungsschaltungen für zum Beispiel 10 kV, wenn sie nicht mit Röhren arbeiten? Transistoren scheint es für maximal 1.5 kV zu geben. Baut man daraus eine Kaskade von n Transitoren, die jeweils ein kV höher liegen? Wie stellt man sicher, dass die Transistoren dabei nie und nimmer Spannungen jenseits ihrer Specs sehen?
Im Sekundärkreis des HV Trafos sind keine Transistoren. Man gibt meistens mehrere HV Dioden in Serie, oder man macht HV Vervielfacher mit Dioden und Kondensatoren..
durch Parallelwiderstände kann man teilweise erreichen, dass die Transistoren im gesperrten Zustand nur Bruchteile der Gesamtspannung sehen. Die Tranistoren sollten dazu möglichst identische Eigenschaften haben (z.B. durch Selektion auf gleichen Sperrstrom, identisches Schaltverhalten).
Bei einer Ansteuerung von Kerr-Zellen mit Reihenschaltungen von BU508 Hochspannungstransioren vor etlichen Jahren konnte ich gut beobachten was passiert wenn die Transistoren sich doch unterscheiden z.B. im warmen Zustand: Fatz - Peng - Kaskade auswechseln.
Kommt etwas darauf an, ob die Schaltung linear funktionieren soll oder nur Pulse abgeben muss. Bei Pulsen ist das einfach:
- Stack von HV-Schaltern, über Trafo potentialgetrennt angesteuert, mit MOV oder Z-Diodenähnlichen Sachen pro Stufe spannungsbegrenzt. RSI 63(1992)1840.
- Marx-Bank ähnliche Schaltungen.
- Eins von obigem, jedoch mit Avalanche-Transistoren. Stack: RSI 67(1996)4399. Marx: RSI 56(1985)1456. RSI 65(1994)2134. RSI 62(1991)1031.
- Mit Relais(!). J Phys E: Sci Instrum 13(1980)708. Prellfrei 4 kV in 25 Ohm Leitung mit Reedrelais. Kriegt von mir den Tüftelpreis, allein schon für die nette Zeichnung.
- Niedervolt-Treiber (300 V oder so) plus Pulstrafo, eventuell gefolgt von Pulsformer auf HV-Seite. Electronics Letters 33(1997)918.
Bei linearer Ansteuerung wird's kniffliger. Da kommt es u.a. auf die Nervenstärke des Bastlers oder auch schon des Lesers an.
- Mit Optokopplern ;-]. RSI 65(1994)3589. Kriegt von mir den "Rauchenden Chip".
- Mit Marx-Bank im linearen Bereich, geht natürlich nur bei extrem tiefem Duty cycle. RSI 51(1980)1700.
- Mit Widerständen aufgeteilte Spannung, siehe Schaltungen alter linear geregelter HeNe-Netzgeräte.
Hab nur ältere Literatur grad hier rumliegen. Greif einfach ein Rev.Sci.Instrum. in deiner Bibliothek, da ist praktisch in jeder Ausgabe was drin. Sonst Suchmaschine: Pockels cell driver, sweep circuit streak camera, ion or electron optics , high voltage linear pulse amplifier, eventuell noch garniert mit nanosecond oder sub-nanosecond, kV usw...
Die Anwendung, die die Frage aufkommen besteht darin, Pockelszellen schnell hoch und runter zu fahren. Das kommt im Experiment-Ablauf jeweils einmal vor. Das bedeutet, nahezu eine Sekunde lang DC 0V, dann einen linearen Anstieg in wenigen ms auf 6 kV und danach wieder DC mit möglichst wenig Störungen. Mit ein wenig Regeln am unteren Ende ist es also nicht getan.
Weil ich/wir von Röhren noch weniger Ahnung haben als von Transistoren? Es fängt schon mit der Beschaffung an. Die üblichen Verdächtigen Elektronikversender sind sich einig in der Abwesenheit von Röhren in ihrem Angebot. Woher bekomme ich die Info, welche Röhren bis sagen wir
5 kV Spannung arbeiten? Gibt es dabei nicht schon Röntgenstrahlung?
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Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895
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So eine schöne DY86 konnte mit 2 zusätzlichen Wicklungen am Hochspannungstrafo betrieben werden. Und: ich mag bestrahlt sein, aber den Schaden, den man mir nachsagt, habe ich nicht von Strahlungen dieser Röhre.
Also, wenn ich das nicht flsahc verstanden habe, geht es darum, 6kV mehr oder weniger fix ein- und wieder auszuschalten. Wenns ne Thyristorschlatung tut: es gibt IGCT inzwischen bis 10kV. Der betreuende Prof meiner Diplomarbeit hat in seiner Diss genau solche Trümmer charakterisiert, wenn Du magst stelle ich den Kontakt her.
Zur Erg=E4nzung f=E4llt mir noch ein: Wie macht mann das denn bei den richtig hohen Spannungen bei der HG=DC? Selbst bei 5kV-Thyristoren muss man da ja schon ca. 150 St=FCck stapeln? Gruss Harald
Ein Kolege von mir arbeitet mit Hochspannungsimpulsen. Der verwendet spezielle Keramikteile (Funkenstrecken) zu dem Zweck. Wenn ich das richtig verstanden habe, dann wird die zu schaltende Hochspannung an diese Funkenstrecke angelegt und dann über einen Zündtrafo eine Zündspanung da drauf gegeben. Durch den Zündimpuls wird die Funkenstrecke dann ausgelöst. Da geht es aber wohl um einige KW.
Was ich noch kenne wenn es um die kontrollierte Durchschaltung von Hochspannungen geht ist einen saturable tranformer zu verwenden. Da kann man dann die Werte welche da produziert werden sollen mit den Parametern des Kerns einstellen und diese dann auch mit Steuerwicklung beeinflussen etc.
Millisekunden ist ja noch nicht so schnell. Entweder der schon erwaehnte Transistor Stack oder ein schneller Wandler mit ordentlich Kawumm und gesteuerter Entladestrecke. Letzteres (auch fuer optisches Umschalten) hatte ich gestern beim Kunden in Betrieb genommen, diesmal allerdings nur bis ein paar hundert Volt. Geregelt, denn man wollte das auf einige hundert mV genau haben. Fette Hochspannungswarnungen drauf in Englisch und Spanisch. Wen hat's dann gebissen? Mich. Und das auch noch zweimal. Wie peinlich. Der Muskelkrampf war nicht von Pappe.
Sieht duenne aus, Neuware gibt es nur noch von russischen Firmen wie Sovtek und Svetlana. Auch einige chinesische. Solch hohe Spannungen zuverlaessig zu schalten geht beinahe nur mit den alten Ballast-Trioden aus den ersten amerikanischen Farbfernsehern vor dem PAL-Zeitalter. Ergo praktisch unbeschaffbar.
Schon, aber nicht die Welt und kann man abschirmen.
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Gruesse, Joerg
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Ja richtig Transductor war der Name, ist schon lange her bei mir...
Die Dinge ware früher in den Radargeräten um die 8 oder 10kV mit einer kontrollierten Impulsform an den Magnetron zu bringen. Zumindest ich habe die dort kennegelernt.
Stimmt, ich meine aber, der Transduktor saß vor dem Netztrafo. Betriebsspannung besonders die Heizspannung zu stabilisieren. Die Heizspannung des Magnetrons ist ja etwas sensibel ;-) Am Ende der Laufzeitkette war ein Impulstrafo. Unterangepaßt mit Abschneidung des Überschwingers. Gab einen "scharfen" Impuls ;-)
Mittlerweile bin ich etwas schlauer: Die Experimentatoren brauchen ein zwar schnelles, aber doch kontrolliertes Einschalten der Hochspannung. Mit der Hochspannung soll eine Pockelszelle angesteuert werden. Dadurch wird die Fallengeometrie eine optischen Dipolfalle verändert. Die Atome in der Falle sollen der Ändererung der Falle folgen. Die Umschaltung darf also nicht zu schnell sein. Sonst verliert man die frisch gefangenen Atome wieder. Erschwerend hinzu kommt, dass man noch nicht genau weiß, welche Slew-Rate optimal ist. Das kann zwischen 1ms und 10ms liegen.
Wenn ich Thyristoren richtig verstanden habe, ist bei denen der Schalt- Prozess lawinenartig und ohne Möglichkeit der Kontrolle von außen. Damit passen sie nicht zum konkreten Problem. Trotzdem danke für das Vermittlungsangebot.
Danke. Das Stichwort DY86 hat mich zur DY802 und das wiederum zu 1BQ2 geführt. Diese Röhre hält 20 kV aus und sie ist sogar zu einem vernünftigen Preis beschaffbar. Für 5 USD kann man sich einen kleinen Vorrat für schlechte Zeiten anlegen:
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Wenn ich mir das sonstige Angebot der Website anschaue, ist diese Röhre sogar eine der billligsten. Sie taugt wohl nicht für Hifi-Anbetung....
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