Pulsstrom

"Kai-Martin Knaak" schrieb im Newsbeitrag news:iic9t3$4ka$ snipped-for-privacy@gwaiyur.mb-net.net...

Wie wäre es, die ganze Zuleitung und Einstellung des Stroms aus der Pulserzeugung rauszunehmen, Dauerstrom, Induktivität egal, und nur an der Diode per MOSFET den Strom entweder durch die Diode oder eine andere Last (quasi gleicher Spannungsabfall) zu leiten ?

Effektivität wäre mies, aber Umschaltzeiten unter 1us wohl erreichbar.

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Moin :-)

Also fast Gleichstrom.

Da waere ja noch meine 16PS Ente hochgekommen :-)

Mikrosekunden? Da sollte der Entwickler aber sein Diplom zurueckgeben ...

Zusaetzlicher Serienwiderstand ebenfalls, und da gibt's u.U. ein Problem wenn man reine Spannungsfuehrung macht. Auch Kontaktwiderstaende an Steckern oder Schraubklemmen helfen nicht gerade dabei, da das alles nicht allzu konstant ist.

Sehe ich nicht so als Problem, das schaffen die fetten 12V->Netzspannung Inverter ja auch. Die Dinger der Kilowattklasse. Man muss eben mehrere Gate Driver spendieren, vom Kaliber des MIC4421:

Das rein per nachgefuehrter PWM zu machen koennte in der Tat problematisch werden. 20usec Anstiegszeit ginge ja noch, aber die geforderten 4 Promille Praezision sind etwas schwieriger weil man hier keine etlichen hundert kHz PWM machen kann und Ripple wollt Ihr sicher auch keinen.

Loesung die ich mir vorstellen koennte: Dicke FETs schalten digital eine Kondensatorbank auf die Leitung. Die Kondensatorbank wird von einem Sync-Buck Regler oder notfalls Primaerschaltnetzteil versorgt. Der Feedback laeuft aber ein wenig unorthodox: Waehrend der Pulse wird der Pulsstrom erfasst und der Schaltregler regelt die Spannung der Kondensatorbank entsprechend. Das muss aber in einer Art Track&Hold Verfahren passieren, d.h. die zuletzt eingestellte Spannung wird am Ende des Schusses bis zum naechsten beibehalten. So bekommt man Kabelerwaermung, FET-Erwaermung und dergleichen ausgeregelt ohne dass da irgendwo allzu tierische Verluste anstehen. Moeglicherweise muesst Ihr fuer die Genauigkeit noch einen weiteren Faktor in die Regelung reinnehmen, das Puls-Pausenverhaeltnis. Denn selbst bei 300usec kann lokale Substraterwaermung und dergleichen schon eine Art "Memory-Effekt" bringen

Ohne Synchrongleichrichter wird's kaum gehen, sonst wird es mollig warm in der Huette.

Natuerlich muss ueber alle eine "Pollerschaltung" sitzen, also ein TL431 oder Transistor der bei Erreichen einer als ungesund hoch geltenden Kondensatorspannung den Pulverloescher ... aehm, den Feedback hochzieht.

Da muss ich leider passen. Koennte mir vorstellen dass Firmen wie ILX oder Thorlabs sowas haben, aber die Chance ist gross dass man fuer das Geld schon einen gebrauchten Fiat Punto bekommt. Hey, Ihr habt doch Stundenten die sowas mal bauen koennen.

Ist eigentlich die PL81-Chose immer noch in der Eroerterungsphase? Oder schon in den Teppich getreten?

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Gruesse, Joerg

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Nachtrag: Um den "Ekelfaktor" der vorher beschriebenen Regelung zu reduzieren koenntest Du die Kondensatoren auch auf einige zig Millivolt oberhalb des Worst Case Wertes steuern, per closed loop. Ganz normales Netzteil sozusagen. Dann die dicken Schalt-FETs nicht schalten lassen, sondern eine simple analoge Stromregelung ueber einen Shunt machen. Am besten N-Kanal nehmen, ist billiger. Drain an Plus der Kondensatoren, Source zur Last hin. Gate in den Pausen an Masse oder negativ, waehrend der Pulse soweit ueber die Kondensatorspannung steuern dass sich genau

120A ergeben. Das sollte dann sehr praezise werden und die Schaltung ist hausbacken konservativ.

Bei 50mV ergaebe sich 6W Verlustleistung an den FETs, kann man verknusern. Negative Gate-Spannung haette den Vorteil das schnelleren Abschaltens falls Euch das was bringt. Zum flotteren Einschalten koennte man per Kondensator einen kurzen Spike auf die Gates geben.

[...]

--
Gruesse, Joerg

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Hallo Kai-Martin,

Das kingt im Wesentlichen nach einer dicken Drossel, die stromgesteuert getaktet angetrieben wird. Als Last wahlweise ein sehr dicker MOSFET parallel zur Last, ggfs eine dicke Diode in Reihe zur Last, damit da auch Ruhe ist, wenn der MOSFET leitet. Die Spule wird schon dafür sorgen, dass der Strom über die 300 µs Dauer stabil bleibt, ansonsten war sie zu klein ;-) Die Taktung der Spule kann man ja mit der Pulsfolge synchronisieren, dann sollte da auch nichts schief gehen.

Nee, da sind Kondensatoren der falsche Speicher. Du willst Strom vorhalten nicht Spannung. Also Schwungmasse oder Drossel.

Marte

Kai-Martin Knaak schrieb:

hast Du schon mal abgeschätzt, welche Induktivität die Leitung hat und welche Spannung daran bei 60A/us abfällt?

Es dürfte entscheidend sein, wie die Zuleitung beschaffen ist (Induktivitätsbelag).

Vielleicht wäre es keine schlechte Idee, den Treiber näher an die Last zu rücken.

Und falls die Spannung auch mit 20us abfallen soll, arbeitet die Quelle deutlich im Zweiquadrantenbetrieb!

Servus

Oliver

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Oliver Betz, Munich
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Marte Schwarz schrieb:

Hallo,

nur das der Strom nur 300 µs lang fließen soll und dann 9,7 ms lang Pause machen soll, das gäbe bei einer Drossel die üblichen Probleme mit Spannungsspitzen.

Bye

Kai-Martin Knaak schrieb:

Hallo,

das Steuersignal ist ja kein Problem, das sollte ein guter quarzstabiler Pulsgenerator ja hinkriegen, das Hauptproblem ist es den nötigen Strom zu schalten und zu regeln. Fliessen die 120 A eigentlich durch eine Diode, oder durch eine Parallelschaltung mehrer Dioden?

Bye

Am 02.02.2011 20:05, schrieb Kai-Martin Knaak:

An meinem Lösungshorizont schwebt mir eine Laufzeitkette mit Impulstrafo vor. Also Richtung Radar. Die Erzeugung von 120A dürften nicht trivial sein.Also gerade mit Trafo. ;-)

--
mfg hdw

=20 Das ist so eine Diodenbar. Also physikalisch eigentlich parallelgeschal= tete Dioden. Aber es ist elektrisch nicht zu trennen. Reihenschaltung ist al= so=20 nicht m=C3=B6glich.

------

--=20 Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895=

Universit=C3=A4t Hannover, Inst. f=C3=BCr Quantenoptik fax: +49-51=

1-762-2211=09 Welfengarten 1, 30167 Hannover

GPG key:

get

Last

Der Abfall ist nicht so relevant und kann sich auch auf 100 =B5s ausdeh= nen. Es wird ja ein Laser gepumpt. Nachdem da der eigentliche Laspuls abgega= ngen ist, ist es erstmal nicht so wichtig, was passiert.

------

--=20 Kai-Martin Knaak tel: +49-511-762-2895=

Universit=E4t Hannover, Inst. f=FCr Quantenoptik fax: +49-511-762-=

2211=09 Welfengarten 1, 30167 Hannover

GPG key:

get

Kai-Martin Knaak schrieb:

Hallo,

wie wäre es mit IGBTs? Der hier kann 300 A

VCEsat mit 2,5 V geht noch, aber sie sind für Spannungen von 600 V gedacht, ob man sie auch für wenige Volt zweckentfremden kann? Schnell genug sind sie offenbar.

Bye

Hi Uwe,

Wann und wo und woher sollen die denn kommen?

Marte

Da muesste man vorher bei der Firma Schwientek anrufen, ob die mal eben mit dem Kranwagen vorbeikommen koennen :-)

Die Diode in Serie verpustet dann nochmal rund 100W Spitze.

Das geht schon ganz gut mit Kondensatoren, wird auch stabiler. Kai-Martin moechte ja dass der Stom auf 0.4% praezise gehalten wird. Da moechte man nicht gern Pulse durchsickern haben. Mit Kondensatoren muss man dann nur einen Kompromiss finden. Mehr Kapazitaet und weniger Verlustleistung, oder umgekehrt.

--
Gruesse, Joerg

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Oh, mit Live Music? Country? :-)

Wie tief werden die durchgesteuert bzw. welche Spannung faellt an ihnen bei 120A so ab?

--
Gruesse, Joerg

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You can check in any time you want, but you may never leave.

--
David Kastrup

Kai-Martin Knaak schrieb:

Außerdem im anderen Posting: "Der Abfall ist nicht so relevant und kann sich auch auf 100 µs ausdehnen"

In welchem Zeitraum sind denn die 0,5A relevant - zwischen Ende des Anstieges bis bis zum Ende der 300us?

Habt Ihr die Mittel, den Stromverlauf entsprechend präzise zu messen?

BTW: Auch für 100us muß man prüfen, wieviel Gegenspannung man benötigt.

Kommt auf die Erfahrung desjenigen an, der das aufbaut und einschaltet.

Nein, die Pufferkondensatoren dürften weniger relevant sein als die Zuleitung.

Bei der Geschwindigkeit sollte man eine stabile _Regelung_ hinbekommen.

Ohne Regelung wird das nichts. Ich hatte Dich ja schon auf die Leitungsinduktivität hingewiesen.

U = dI/dT*L

Damit funktionieren die Vorschläge von Jörg wohl auch nicht.

Und "Spule als Energiespeicher" ist auch nicht praktikabel.

Das funktioniert nicht. Zumindest nicht ohne einen "schönen" definierten Serienwiderstand zur Stabilisierung. Und viel Energie.

^^^^^^^^^^

Plural? Der Gegenwert _eines_ Kleinwagens ist schnell weg, wenn man sicher sein will, daß es funktioniert.

Die Endstufe dürfte kein größeres Problem darstellen, auch wenn Transistoren mit großem Chip ("Linearbetrieb") immer seltener werden. Für 40A und 60V Volt habe ich das vor gut zehn Jahren mal gemacht.

Diese Endstufe arbeitete mit Stromregelung. Anders wird das in Deiner Anwendung auch nichts mit den 0,5%.

War übrigens auch ein Einzelstück, der Gegenwert des Gesamtsystems lag bestimmt über dem eines Kleinwagens, was aber überwiegend an der ziemlich "speziellen" Mechanik lag.

Servus

Oliver

--
Oliver Betz, Munich
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Das ist aber eine der leichtesten Uebungen :-)

Je kleiner die sind umso mehr muss ausgeregelt werden -> Mehr Abwaerme.

Die funktionieren, wenn die Leitung nicht gerade von Hannover bis Hamburg geht. Muss man entsprechende Reserve auf die Kondensatoren packen, allerdings muss der nachfolgende Linearregler waehrend der Pulse diese Reserve abfackeln.

Doch, das geht, aehnlich wird das im Tektronix 7000er Scopes gemacht. Serienresonanter Primaerschaltregler der recht kleine Kondensatoren auf

17V laedt, gefolgt von Linearreglern die das auf saubere 15V stabilisieren. Damit bleibt alles recht angenehm kuehl. Die Last ist teilweise pulsartig und eklig. Auf Pulshoehen muss man primaer jedoch nicht unbedingt regeln.

Gestern ist mir genau diese Chose beim 7704A abgeraucht. Mist! Aber immerhin erst nach 30 Jahren.

Mit Entwicklungskosten ist das mit Sicherheit so. Ohne selbige muesste es fuer 100-200 Euro an Bauteilen gehen, plus Loeten und Schlossern aber dafuer haben sie ja Studenten :-)

Sehe ich genauso, der Sekundaerregler muss stromregeln. Aber wenn man genug Kondensatoren spendiert muss der keine riesige Verlustleistung abkoennen.

[...]

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Gruesse, Joerg

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Joerg schrieb:

Shunt? Dein Vorschlag für Widerstandswert, oder besser gleich einen bestimmten Typen?

[...]

Die Leitungslänge steht doch im OP.

Die Endstufe näher zur Last zu rücken, hatte ich ja schon vorgeschlagen. Das würde die Aufgabe erheblich vereinfachen.

Alternativ könnte man noch eine induktivitätsarm aufgebaute Leitung versuchen. Ich weiß ja nicht, wie beweglich das sein muß.

[ ] Du hast das Problem verstanden. [...]

Dein erster Vorschlag sah anders aus.

Aus den paar Millivolt, die Du im zweiten Vorschlag erwähnst, wird auch nix. 50mV am FET? ROFL.

Oliver

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Oliver Betz, Munich
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Toleranz rauskalibrieren da Kai-Martin besser als 0.5% braucht. Fuer rund $25 bist Du dabei. Ist allerdings US-Gewinde, doch sicher wird man bei Euch aehnliches finden. Bei 1mOhm haette man knapp 15W Spitze. Wenn der Aufbau nicht stoerarm genug ist geht natuerlich auch mehr.

Ich denke den Differenzverstaerker brauche ich jetzt nicht zu skizzieren :-)

Nu ja, wenn's bei den drei Meter bleibt, der Durchmesser schoen fett ist und alles brav parallel sehe ich wenig Probleme. Aber wie das bei Versuchsaufbauten so ist, mir hatten sie mal telefonisch mitgeteilt dass man die Leitungslaenge "mal eben" um den Faktor acht ...

Ist eine gute Idee.

Die muss allein schon deshalb wie eine Transmission Line eng zusammenliegen weil es bei solchen Pulsstroemen sonst rasch Aerger mit anderen Forschungsgruppen im Gebaeude gibt. BT, aber eher traurige Story. Ein Nachbar im Institut hat das Rauchen wieder angefangen nachdem ein Fernschuss meinerseits den Commodore PET hat abschmieren lassen, mitsamt muehsam erstelltem Code.

Oh yes. Ich habe aehnliches mehr als einmal entwickelt. Beim letzten lief die Regelschleife zwar nur ueber gut einen Meter Kabel, aber bis

100kHz. Manchmal muss man ein wenig kompensieren.

Daher kam der zweite gleich hinterher, weil einfacher. Der erste geht auch, aber Schaltregler im Bereich einiger hundert kHz mit aggressiver Regelschleife sind nicht unbedingt jedermanns Sache und wenn es knallt spritzt einiges umher.

Wie? Ich kann mir kaum vorstellen dass Du das noch nie gemacht hast. Ich habe. In diesem Fall kommt es darauf an wie fett die Kondensatorbank ist. Wenn die zu klein ist nimmt man eben 200mV oder was auch immer und dimensioniert den Kuehlkoerper groesser.

Wo soll das Problem liegen FETs bis ganz unten im Rdson durchzusteuern? Die muessen das lediglich schaffen und auch von der SOA her ok sein. So teuer sind sie heutzutage nicht mehr, kann man eine ganze Batterie von setzen.

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Gruesse, Joerg

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