Tăng phạm vi điện áp tuân thủ cho một mạch điều khiển pin hiện tại không đổi hai góc phần tư

Sau đây là cho công việc sở thích và tôi không có ý định thương mại nào cả. Chỉ một số ít (hai?) Sẽ được xây dựng. (Tôi sử dụng những thứ này để thử nghiệm một phần và tạo đường cong, mặc dù với sự tuân thủ điện áp cao hơn, tôi có thể vẫn thấy sử dụng nhiều hơn trước.)

Tôi đã có mạch trình điều khiển pin sau, cung cấp tới Điện áp tuân thủ đầu ra V trong khi cung cấp ± $\pm 50\:\textrm{V}$ đến một tải được kết nối giữa đầu ra của trình điều khiển pin và mặt đất. (Đường ray cộng và trừ lớn hơn là khoảng ± $\pm 10\:\textrm{mA}$ , với các đường ray opamp ở ± $\pm 60\:\textrm{V}$ )$\pm 15\:\textrm{V}$

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Tốc độ xoay ở đầu ra cho mạch trên thường không quá $20\:\frac{\textrm{A}}{\textrm{s}}$ hoặc $100\:\frac{\textrm{mV}}{\mu\textrm{s}}$ . (Tôi lái đầu vào với tốc độ theo thứ tự không nhanh hơn , cực đại đến cực đại và thường chậm hơn thế.)$1\:\textrm{ms}$

Tôi muốn mở rộng điện áp tuân thủ để và giảm khả năng ổ đĩa hiện tại xuống một nơi nào đó từ$\pm 800\:\textrm{V}$ đến có lẽ$\pm 500\:\mu\textrm{A}$ . (Tốc độ xoay điện áp sau đó tăng lên$\pm 1\:\textrm{mA}$$1.6\:\frac{\textrm{V}}{\mu\textrm{s}}$ và điều này có thể là một mối quan tâm, quá.)

Bắt đường ray cung cấp điện áp cao của không phải là vấn đề. Nhưng tôi đã có thể nhận Q 1 thông qua Q 4 như các bộ phận trên con xúc xắc giống nhau (BCM846S, vv) Tôi muốn giữ sự kết hợp của V B E (và có lẽ thậm chí β .) Nhưng bây giờ V C E O đã tăng "rất nhiều" và cấu trúc liên kết tương tự sẽ không hoạt động, vì tôi không nghĩ rằng có BẤT K cặp cặp BJT nào phù hợp với loại V C E O đó . Trên thực tế, tôi không chắc chắn về bất kỳ BJT PNP rời rạc nào gần với những gì tôi muốn thấy. (NPN, có lẽ. Nhưng PNP?)$\pm 850\:\textrm{V}$$Q_1$$Q_4$$V_{BE}$$\beta$$V_{CEO}$$V_{CEO}$

Tôi có thể tưởng tượng việc thiết lập một cặp đường ray điện áp khác (gần với đường ray điện áp cao, nhưng có lẽ $40\:\textrm{V}$ gần mặt đất hơn) và sử dụng thiết kế xếp tầng (sử dụng thêm bốn BJT) để bảo vệ các cặp gương khớp cao và thấp. Cung cấp thêm điện áp sẽ không cần phải xử lý hơn $10\:\mu\textrm{A}$ hoặc ở đâu đó, do đó, có thể không khó để xây dựng ra khỏi đường ray cung cấp điện áp cao mới. Nhưng nếu có những suy nghĩ khác / tốt hơn về cấu trúc liên kết tôi muốn nghe chúng.

Ý tôi là đây:

^{mô phỏng mạch này}

Có một vấn đề tôi đã bỏ lỡ khi nghĩ về đây, hoặc tôi có thể làm tốt hơn không? Có ai có đề xuất về bất kỳ quy trình nào bởi bất kỳ FAB nào đối với các BJT rời rạc mà tôi có thể xem xét cho các mã ở đây không?

Tôi cũng biết rằng tôi cũng sẽ phải đối mặt với các vấn đề hoàn toàn khác nhau liên quan đến giải phóng mặt bằng và leo trèo, mà trước đây tôi không phải đối mặt ở đây. Tuy nhiên, đó là một chủ đề khác nhau, mà tôi sẽ đề cập riêng và sau này. Ngay bây giờ, tôi tập trung vào làm thế nào để có được sự tuân thủ điện áp cao hơn đáng kể mà tôi muốn đạt được.

Để rõ ràng, trong trường hợp không rõ ràng, mạch là nguồn dòng được điều khiển bằng điện áp DC (VCCS) có thể chìm hoặc nguồn dòng vào một tải nối đất. (Một lần sử dụng là để theo dõi đường cong bán dẫn.) Điện áp đầu vào là sẽ nguồn$-10\:\textrm{V}$ vào tải căn cứ. Điện áp đầu vào + $500\:\mu\textrm{A}$ sẽ chìm$+10\:\textrm{V}$ từ tải căn cứ. Một sóng tam giác điện áp, dao động trơn tru giữa - $500\:\mu\textrm{A}$ và + $-10\:\textrm{V}$ sẽ tạo ra một sóng tam giác hiện tại thành một tải dao động trơn tru từ + $+10\:\textrm{V}$ đến - $+500\:\mu\textrm{A}$ (cho dù tải đó là một diode hoặc một điện trở.) Và việc chấp hành điện áp nên hỗ trợ làm tất cả những điều trên với$-500\:\mu\textrm{A}$ điện trở như tải. Đôi khi, nó sẽ được vận hành với sóng răng cưa hoặc sóng tam giác làm đầu vào. Tôi cũng có thể vận hành nó với giữa - $1.5\:\textrm{M}\Omega$ và + $-1\:\textrm{V}$ ở đầu vào điều khiển (hoặc thậm chí có từ - $+1\:\textrm{V}$ và + $-100\:\textrm{mV}$ ở đầu vào.) Hành vi phải đơn điệu, xuyên suốt. Tần suất tối đa tôi sử dụng là$+100\:\textrm{mV}$ , nhưng tôi có thể hy sinh hệ số 10 vào thời điểm đó nếu cần thiết.$1\:\textrm{kHz}$

Các mạch trên cũng tốt cho mục đích khác. Nếu tôi loại bỏ (bằng cách thay thế nó bằng ) R $0\:\Omega$$R_8$ và sử dụng các đầu vào nghịch đảo của opamp như một nút vào mà tôi có thể chìm hoặc nguồn hiện tại, và nếu tôi cũng sau đó đặt một tiếng điện trở chính xác từ đầu ra xuống đất, sau đó điện áp lưỡng cực tại đầu ra sẽ phụ thuộc vào dòng điện lưỡng cực xuống đất.

Nó thực sự là một mô-đun khá linh hoạt.

Vì không có câu trả lời nào:

Làm thế nào nhạy cảm là ứng dụng của bạn để gợn (~ biên độ, bạn đã đề cập đến băng thông)?

Tôi dần dần có cảm giác bạn có thể chỉ cần có một bóng bán dẫn chuyển đổi được điều khiển bằng PWM từ phía cao sang một bóng bán dẫn chuyển đổi được điều khiển bằng PWM khác ở phía thấp, thêm một điện trở cảm giác hiện tại trong phạm vi 3kΩ ở nút giữa hai, sau đó là mức thấp -pass bộ lọc và lái DUT của bạn từ đó.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Bây giờ, bạn sẽ điều khiển các công tắc này dựa trên vị trí xung khi dòng điện trên Rmeas vượt qua 1mA đầy đủ (theo quan sát của D2). Hiệu chuẩn có thể (ok, sẽ) là cần thiết, nhưng giả sử rằng ở tốc độ chuyển đổi có thể là 50 kHz là hoàn toàn đủ cho ứng dụng này (và điều đó không dễ dàng gì, vì bạn cần phải lái các cổng hoặc chân đế cao - và chuyển đổi phía thấp ở tốc độ đó), MCU hiện đại sẽ tùy theo nhiệm vụ. Tôi chắc chắn rằng bạn có thể đưa ra một thiết kế tương tự có thể thông minh hơn phần mềm được đề xuất của tôi (mặc dù thực hiện trong phần mềm, mặc dù có vấn đề lượng tử hóa, chắc chắn sẽ giúp bạn dễ dàng kết hợp dữ liệu hiệu chuẩn).

Tôi đã cho Bộ chỉnh lưu * dấu hoa thị vì nó không thực sự giống như tôi thực sự khuyên bạn nên sử dụng bộ chỉnh lưu cầu diode PN ở đây - điều đó sẽ không hoạt động, vì dòng diode có thể sẽ lớn hơn dòng đo. Một bộ chỉnh lưu chính xác dựa trên opamp trên nguồn cung cấp nổi có thể là giải pháp ở đây (và có thể được chế tạo, tiết kiệm chi phí, với chi phí thiết kế đẹp, với pin ...). Trong mọi trường hợp, toàn bộ bộ chỉnh lưu - opt optpler - Mạch Zener thực sự chỉ là một điện áp ADC bỏ qua dấu hiệu 1 bit; một bộ so sánh cửa sổ, hoặc thậm chí là một IC ampe kế thích hợp với ví dụ như một liên kết quang kỹ thuật số đến MCU điều khiển có thể sẽ làm tốt hơn.

Rõ ràng, LPF một giai đoạn RC (1.6kΩ ł 100nF) chỉ là một cách tiếp cận nhanh chóng ở đây; tuy nhiên, nó thể hiện suy giảm cường độ -36dB ở tần số chuyển đổi 50 kHz của tôi (và tôi đoán là điều này là đủ cho bạn) trong khi dựa vào giá trị tụ điện vẫn có sẵn như một tụ điện phim cho> 1kV với sai số 5%.

Động lực của tôi cho điều này là có thể dễ dàng hơn để giải quyết các bóng bán dẫn chuyển đổi theo thời gian đủ tinh tế hơn là điều khiển các bóng bán dẫn theo kiểu tuyến tính đủ ở các điện áp trong tay.

Mạch của bạn có vẻ ổn. Các BJT pnp sẽ khó tìm thấy. Tôi sử dụng các loại 600V cho các công việc khác, chúng rẻ và dễ tìm và đáng tin cậy. Bạn có thể kết nối chúng với nhau. Tôi đã kết nối tới 4 trong số này mà không cần bất kỳ vấn đề. Mặt khác, bạn có thể đi đến tất cả các thiết kế NPN giống như một cái gì đó dựa trên SRPP. Tôi đã sử dụng mosfets 800 kênh kênh 2 giá rẻ cho mỗi chân cầu để tạo ra +/- 500 VDC tại 1 Ma.