Збільшення діапазону напруги відповідності для змінної, двоквадрантної постійного струму штиф-драйвера

Далі йдеться про роботу з любителями, і я взагалі не маю комерційних намірів. Буде побудовано лише жменьку (дві?). (Я використовую їх для тестування деталей і генерації кривих, хоча при більш високих рівнях напруги я можу знайти все більше використання, ніж раніше.)

У мене є така схема драйвера штифтів, яка забезпечує до вихідна напруга відповідності при забезпеченні ± $\pm 50\:\textrm{V}$ до навантаження, підключеного між висновком драйвера штифта і землею. (Більший рейковий плюс та мінус - приблизно ± $\pm 10\:\textrm{mA}$ , з рейковими підсилювачами на рівні ± $\pm 60\:\textrm{V}$ )$\pm 15\:\textrm{V}$

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Швидкість нахилу на виході для зазначеної схеми, як правило, не більше або$20\:\frac{\textrm{A}}{\textrm{s}}$ . (Я ввожу вхід зі швидкістю на порядок не швидше$100\:\frac{\textrm{mV}}{\mu\textrm{s}}$ , пік до піку і часто повільніше від цього.)$1\:\textrm{ms}$

Я хотів би розширити напруги відповідності до і зменшити поточну здатність приводу приблизно до ± $\pm 800\:\textrm{V}$ до, можливо, ± $\pm 500\:\mu\textrm{A}$ . (Швидкість зменшення напруги потім збільшується до$\pm 1\:\textrm{mA}$ і це теж може викликати занепокоєння.)$1.6\:\frac{\textrm{V}}{\mu\textrm{s}}$

Отримання парних рейок високої напруги не проблема. Але мені вдалося підібрати Q 1 до Q 4 як частини на одних і тих же кубиках (BCM846S тощо). Я хотів би зберегти відповідність V B E (а можливо, навіть β .), Але тепер V C E O пішли вгору «багато» і ту ж топологія не працюватиме, такя не думающо є збігаються пари БПТА з таким V C E O . Насправді я не впевнений у будь-якому дискретному PNP BJT, який наближається до того, що я хотів би бачити. (NPN, можливо. Але PNP?)$\pm 850\:\textrm{V}$$Q_1$$Q_4$$V_{BE}$$\beta$$V_{CEO}$$V_{CEO}$

Я можу уявити собі встановлення ще однієї пари напруг (поруч із рельсами високої напруги, але можливо ближче до землі) та за допомогою каскадної конструкції (використовуючи ще чотири BJT), щоб захистити дзеркальні пари з високою та низькою сторонами. Це додане напруга не повинно працювати більше$40\:\textrm{V}$ або внаслідок цього, тому може бути не так вже й складно побудувати з нових рейок високої напруги. Але якщо є інші / кращі думки щодо топології, я хотів би їх почути.$10\:\mu\textrm{A}$

Ось що я маю на увазі:

^{моделювати цю схему}

Чи є тут проблема, про яку я пропустив, чи можу зробити краще? Хтось пропонує будь-який процес будь-якого FAB для дискретних BJT, які я міг би розглянути для каскадів тут?

Я також знаю, що я також зіткнуся з абсолютно різними проблемами, пов’язаними з зазорами та повзанням, з якими мені раніше не доводилося стикатися. Це вже інша тема, яку я торкнуся окремо і пізніше. Зараз я зосереджений на тому, як отримати значно більш високі відповідність напруги, яких я хотів би досягти.

$-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}$

$0\:\Omega$$R_8$

Це насправді досить універсальний модуль.

Оскільки відповідей немає:

Наскільки чутлива ваша програма до пульсації (~ амплітуда, ви вже згадали пропускну здатність)?

Я прогресивно отримую відчуття, що вам, можливо, доведеться просто переключити транзистор з керованим ШІМ з високої сторони на інший транзистор з комутацією, керованим ШІМ, на низьку сторону, додати резистор струму в діапазоні 3 кОм на вузлі між цими двома, а потім низький -пройдіть фільтр, і вимкніть свій DUT від цього.

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Тепер ви можете керувати цими вимикачами на основі положення імпульсу, коли струм через Rmeas перетинає повний 1mA (як спостерігається D2). Калібрування може бути (нормально, буде потрібно), але якщо припустити, що частота комутації, можливо, 50 кГц цілком достатня для цього додатка (і це вже не все так просто, враховуючи, що вам потрібно керувати воротами чи базами високих - і низький бічний перемикач із такою швидкістю), сучасні MCU будуть вирішувати завдання. Я впевнений, що вам вдасться придумати аналоговий дизайн, який може бути розумнішим, ніж пропонований нами програмний продукт (хоча це робити в програмному забезпеченні, незважаючи на проблеми з квантуванням, безумовно, це полегшить включення даних калібрування).

Я дав Випрямляч * зірочку, тому що це не дуже подобається, я дуже рекомендую тут використовувати випрямний мост PN діода - це не спрацює, оскільки діодні струми, ймовірно, будуть більшими, ніж струми вимірювання. Точний випрямний випрямляч на основі оппаму може бути вирішенням тут (і може бути побудований, економічно, за рахунок красивого дизайну, з акумулятором ...). У будь-якому випадку, весь випрямляч - оптопар - ланцюг Зенера - це дійсно лише 1-бітний знак ігнорування напруги АЦП; віконний компаратор або навіть належний амперметричний ІМ-апарат із напр. цифровим оптичним посиланням на керуючий MCU, ймовірно, зробить краще.

Очевидно, що одноступінчастий РК (1,6 кОм ł 100nF) LPF - це просто швидкий тридцять підхід; однак, це має ослаблення магнітуди -36 дБ на моїй частоті комутації 50 кГц (і я гадаю, що цього вам достатньо), покладаючись на значення конденсатора, яке все ще доступне як плівковий конденсатор для> 1 кВ з 5% -ним допуском.

Моя мотивація до цього полягає в тому, що, ймовірно, простіше розглянути комутаційні транзистори в досить чіткий термін, ніж керувати транзисторами досить лінійно, під напругою, що знаходиться під рукою.

Ваша схема виглядає чудово. HV pnp BJTs буде важко знайти. Я використовую типи 600V для інших робіт, вони дешеві і прості у пошуку та надійні. Ви могли б підключити їх. Проблеми. Інакше ви можете перейти до всіх NPN-дизайнів, як-то, що базується на SRPP.