Değişken, iki çeyreklik sabit akım pin sürücü devresi için uyum voltaj aralığının artırılması

Aşağıdakiler hobici işler içindir ve hiçbir ticari niyetim yoktur. Sadece bir avuç (iki?) Üretilecek. (Bunları parça testi ve eğri üretimi için kullanıyorum, ancak daha yüksek voltaj uyumluluklarında öncekinden daha fazla kullanım bulabilirim.)

kadar aşağıdaki pin sürücü devresine sahibim sağlarken çıkış uyum voltajı $\pm 50\:\textrm{V}$ , pin sürücü çıkışı ile toprak arasında bağlı bir yüke. (Büyük artı ve eksi raylar yaklaşık, opamp rayları $\pm 10\:\textrm{mA}$ $\pm 60\:\textrm{V}$ ) $\pm 15\:\textrm{V}$

şematik

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yukarıdaki devre için çıkıştaki dönüş hızları genellikle fazla değildir veya $20\:\frac{\textrm{A}}{\textrm{s}}$ . (Bendaha hızlı olmayan bir oranda oranları sürücü girişi $100\:\frac{\textrm{mV}}{\mu\textrm{s}}$ , zirveden tepeye ve genellikle bundan daha yavaştır.) $1\:\textrm{ms}$

Uygunluk voltajlarını çıkarmak istiyorum ve mevcut sürücü kapasitesini yere düşürün $\pm 800\:\textrm{V}$ $\pm 500\:\mu\textrm{A}$ ila belki $\pm 1\:\textrm{mA}$ . (Gerilim dönüş hızı daha sonra artar $1.6\:\frac{\textrm{V}}{\mu\textrm{s}}$ ve bu da bir endişe kaynağı olabilir.)

Eşleştirilmiş yüksek gerilim besleme raylarının alınması sorun değil. Ama almak mümkün ile I'in eşleşen devam etmek istiyorum (vs BCM846S) aynı zar üzerinde parçaları olarak (hatta belki de ve .) Fakat şimdi "çok" yükseldi ve aynı topoloji işe yaramayacak, çünkü bu tür ile eşleşen HERHANGİ bir çift BJT olduğunu düşünmüyorum. Aslında, görmek istediğim şeye yaklaşan ayrı bir PNP BJT'den emin değilim. (NPN, belki. Ama PNP?) $\pm 850\:\textrm{V}$ $Q_1$ $Q_4$ $V_{BE}$ $\beta$ $V_{CEO}$ $V_{CEO}$

Başka bir çift voltaj rayının kurulduğunu hayal edebiliyorum (yüksek voltaj raylarına yakın, ancak belki zemine daha yakın) ve yüksek ve düşük yan uyumlu ayna çiftlerini korumak için kasalı bir tasarım kullanarak (dört daha fazla BJT kullanarak). Yani eklenen gerilim kaynağı birden idare gerek olmaz $40\:\textrm{V}$ veya etrafında, bu nedenle yeni yüksek gerilim besleme raylarından inşa etmek o kadar da zor olmayabilir. Ama topoloji hakkında başka / daha iyi düşünceler varsa onları duymak isterim. $10\:\mu\textrm{A}$

Demek istediğim şu:

şematik

^{bu devreyi simüle et}

Burada düşünmeyi özlediğim bir sorun var mı, yoksa daha iyisini yapabilir miyim? Burada herhangi bir FAB tarafından kaskolar için düşünebileceğim ayrı BJT'ler için herhangi bir işlem önerisi var mı?

Ayrıca, burada daha önce yüzleşmek zorunda olmadığım boşluklar ve sızıntı ile ilgili tamamen farklı sorunlarla karşılaşacağımı da biliyorum. Bu ayrı bir konu ve daha sonra ayrı ayrı ele alacağım. Şu anda, elde etmek istediğim önemli ölçüde daha yüksek voltaj uyumlarını nasıl elde edeceğime odaklanıyorum.

$-10\:\textrm{V}$ $500\:\mu\textrm{A}$ $+10\:\textrm{V}$ $500\:\mu\textrm{A}$ $-10\:\textrm{V}$ $+10\:\textrm{V}$ $+500\:\mu\textrm{A}$ $-500\:\mu\textrm{A}$ $1.5\:\textrm{M}\Omega$ $-1\:\textrm{V}$ $+1\:\textrm{V}$ $-100\:\textrm{mV}$ $+100\:\textrm{mV}$ $1\:\textrm{kHz}$

Yukarıdaki devreler başka bir amaç için de iyidir. Kaldırırsam (ile değiştirerek $0\:\Omega$ $R_8$ ve de daha sonra toprağa çıkışından bir bilinen hassas direnci yer eğer lavabo veya kaynak akım ve bunun içine bir düğüm olarak opamp ters çevirici girişi kullanarak, çıkışta iki kutuplu voltaj bağlıdır topraktaki bipolar akım.

Aslında oldukça çok yönlü bir modül.

bjt high-voltage current-source

— Jonk
kaynak

Op amp ne yapmalı?

— Daniel

Güç rayları ile ters polarite aşamasını kapatmak gerekiyor mu ??

— Daniel

@Daniel Opamp, çıkışa bağlanan yüke batırır veya kaynak akımlar. Bunu yaparken, besleme raylarından kaynak ya da akım batırmalıdır. Cevabım bu fikrin başka bir "çılgın" uygulamasını gösteriyor: electronics.stackexchange.com/questions/256955/…

— jonk

Q_{1} + Q_{3}

$Q_1+Q_3$

Q_{2} + Q_{4}

$Q_2+Q_4$

R_{7}

$R_7$

R_{8}

$R_8$

Q_{5}

$Q_5$

Q_{8}

$Q_8$

— jonk

serin ... akımı giriş tarafına yansıtıyorsunuz ve opamp, akımı gerektiği gibi üst veya alt taraftaki ara raydan çekerek ... çıkış transistörlerinin (yanı sıra giriş tarafı) yüksek değerli dirençler gibi çalışır ... 800V / 500uA = ~ 1.6M ohm. Bunun için doğru bir arka planım yok, ama bu beni (küçük bir parça) aşırı hale gelen bir unsur olarak vuracaktı. Yükünüz 1.5M ise, sanırım iyi misiniz? yüksek empedanslı transistörler, çekilirse başıboş akımları oldukça büyük voltajlara dönüştürür? Önemi var?

— Kullanıcı

Yanıtlar:

Cevap demeti olmadığından:

Dalgalanma uygulamanız ne kadar hassas (~ genlik, bant genişliğinden daha önce bahsetmiştiniz)?

Kademeli olarak sadece bir PWM kontrollü anahtarlama transistörünü yüksek taraftan başka bir PWM kontrollü anahtarlama transistörüne alçak tarafa sahip olmanız gerektiği hissine kapılıyorum, bu ikisi arasındaki düğümde 3kΩ aralığında bir akım algılama direnci ekledikten sonra düşük -geçirmeli filtreyi seçin ve DUT'unuzu bundan geçirin.

schematic

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Şimdi, bu anahtarları Rmeas'taki akım tam 1mA'yı geçtiğinde (D2 tarafından gözlemlendiği gibi) nabız konumuna göre kontrol edersiniz. Kalibrasyon gerekli olabilir (tamam, olacaktır), ancak bu uygulama için belki 50 kHz'lik bir anahtarlama oranında tamamen yeterli olduğunu varsayarsak (ve zaten bu kadar kolay değildir, yükseklerin kapılarını veya tabanlarını sürmeniz gerekir. - ve düşük taraf anahtarı bu hızda), modern MCU'lar göreve hazır olacaktır. Eminim önerilen yazılımdan daha akıllı bir analog tasarım yapabileceksiniz (nicelik problemlerine rağmen, yazılımda olsa da, kalibrasyon verilerini dahil etmeyi kesinlikle kolaylaştıracaktır).

Doğrultucuya * bir yıldız işareti verdim, çünkü burada gerçekten bir PN diyot köprü doğrultucu kullanmanızı tavsiye etmiyorum - bu işe yaramaz, çünkü diyot akımları muhtemelen ölçüm akımlarından daha büyük olacaktır. Yüzen bir tedarik üzerindeki opamp tabanlı hassas bir doğrultucu, burada çözüm olabilir (ve güzel tasarım pahasına, bir batarya ile maliyet etkin bir şekilde inşa edilebilir ...). Her durumda, tüm doğrultucu - optokuplör - Zener devresi gerçekten sadece 1 bit işaret yoksayma gerilimi ADC'dir; bir pencere karşılaştırıcısı veya hatta kontrol edici MCU'ya bir dijital optik bağlantı içeren uygun bir ampermetre IC'si muhtemelen daha iyi olacaktır.

Açıkçası, tek aşamalı RC (1.6kΩ ł 100nF) LPF burada sadece hızlı bir yaklaşımdır; ancak, 50 kHz anahtarlama frekansımda -36dB büyüklüğünde zayıflama sergiliyor (ve tahminim bu sizin için yeterliydi) ve% 5 toleransla> 1kV için bir film kondansatörü olarak hala mevcut olan bir kapasitör değerine güveniyor.

Bunun için motivasyonum, anahtarlama transistörlerini, transistörleri eldeki voltajlarda yeterince doğrusal bir şekilde kontrol etmekten daha iyi bir zamanlanmış bir şekilde ele almanın muhtemelen daha kolay olmasıdır.

— Marcus Müller
kaynak

Bu davranışsal. Devrem gerçek. Devrinizi bir konseptten gerçeğe dönüştürmek ... farklı bir şeydir. Devrimi doğrusal süpürmeler için kullandığımı ve bu kavramın yerine bunun yerine PWM'yi döndürdüğümü belirtmiyorum. Bir milisaniyede 1600 V dönüş kabiliyeti ile istediğim şeyi elde etmek için sadece gerekli frekansı "yüksek" olarak hayal edebiliyorum. Bu anahtarlar olarak ne hayal ettiğinizi bilmek istiyorum ... Eğer mosfetler, yüksek hızda büyük kapasitelerden büyük kapı voltajı sallanırsa ve bu boşluğu benden korkutursa görüyorum .

— jonk

Ve yüklerin süpürmek istediğim garip bir cihaz olabileceğini düşünün. Bu, büyük kapasitörler (voltajı izlerken sabit akımlar veya değişken) veya indüktörler (sıfırdan başlayarak ve belirli bir hızda, voltajı izlerken rampalamak anlamına gelir). Ayrıca, devremi zıt olarak kullanabilir, R8'i kısaltır ve bu düğümü kullanırım batma akımı için bir toprak noktası olarak, çıkış oraya yüklediğim yüke göre yanıt verir. Şaşırtıcı derecede çok yönlü bir devre. Önerdiğiniz şey çok daha sınırlı ve daha az çok yönlü görünüyor. Bunu yapmanın ayrıntılarını çözebileceğimi varsayarsak.

— jonk

İki şey: 1. Evet, bu çok soyut. İçimde hiç kendini değerlendirmenin rasyonel biraz olsaydı, ben gerçek analog devre öneren olmamalı söyler size tüm insanların - Bana göre sahip olduğu kolay bir 40 dBexperience var. Sonra: 2. Bu anahtarlama frekansı ve akım eğimi sınırlıdır. Aslında bildiklerime biraz güven duyuyorum - çıkış sinyali bant sınırlıysa, mevcut örnekleri üretmemiz gereken hız sınırlıdır. Nyquist senin arkadaşın! Ne kadar dinamik aralığa ihtiyacınız olduğu sorusu o zaman için bir alt sınır belirler ...

— Marcus Müller

... ne kadar ince örnek dönemini pwm "yuvalarına" bölmeniz gerekir. Ve bu terim, sadece bir pwm ünitesinin çalışması gereken frekans ve bir transistörün uç durumda geçiş yapması gereken frekanstır. Şimdi katılıyorum, bu tahliye kaynağı voltajlarında bir MOSFET için birkaç MHz anahtarlama hızı işe yaramayacak. Bununla birlikte, CMOS ile üst kHz aralığı uygun görünüyor

— Marcus Müller

Elimde bir kuş var, tabiri caizse. Küçük kasko modifikasyonunun ihtiyaçlarım için çalışacağından eminim - ama elbette bazı önemli detayları kaçırmış olabileceğimden endişeliyim. Girişte bir akım giderici olarak çalışır, çıkışta bir voltaj verir; veya çıkışta bir akımı kontrol eden girişte bir voltaj olarak. Veya herhangi bir kombo. Girişe bilinen bir direnç ekleyebilirim ya da eklemem. Çıktıya bilinen bir direnç ekleyebilirim ya da eklemem. > Ben - -> V V - Ben Sana> I veya V -> V. ben de ki bir iğne sürücü devresi olarak kullanmak birleştirmek ciddi pim sürücü için yapmak.

— jonk

Devreniz iyi görünüyor. Aksi takdirde, SRPP'ye dayalı bir şey gibi tüm NPN tasarımlarına gidebilirsiniz. 1 Ma'da +/- 500 VDC'ye kadar yapmak için köprü ayağı başına ucuz 800 VN kanallı mosfet 2 serisi kullandım.

— Otistik
kaynak