Amplificar una corriente pulsada

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Necesito pulsar una corriente a través de una bobina para crear pulsos magnéticos relativamente cortos.

Me gustaría saber si puedo usar un generador de funciones como fuente de los pulsos y amplificar la corriente que produce, al nivel que necesito o si es necesario un método alternativo. Prefiero usar el generador de funciones ya que puedo crear y controlar fácilmente funciones arbitrarias para la señal y variar mis pruebas.

Para el diseño de la bobina que estoy viendo, parece que necesito aproximadamente 40 A de corriente para el campo que estoy buscando, con el diseño de la bobina que tengo. Al medir la corriente del generador de funciones, parece ser de aproximadamente 180 mA cuando la amplitud de la tensión se establece en 10 V. Por lo tanto, la ganancia de corriente debería ser ~ 220.

Recientemente he estado aprendiendo acerca de los transistores y cómo se utilizan para los circuitos de amplificadores actuales. ¿Sería adecuado algo como un MOSFET para lo que me gustaría hacer?

Además, como la bobina es naturalmente un inductor, mi comprensión es que el tiempo de aumento se ve afectado por la magnitud del voltaje que impulsa la corriente. Se requieren voltajes mayores para tiempos de subida más cortos. La autoinducción calculada de mi bobina es de 1.96 uH, por lo que para que se produzca el cambio en la corriente de 0 a 40 A durante un período de tiempo de 1us que requeriría ~ 80 V para conducirlo. ¿Es este otro factor que debo considerar para el control del pulso, o un circuito amplificador de corriente implementado correctamente se ajustaría a esto? Y si los pulsos son aún más cortos, esto requeriría voltajes mucho más altos, ¿cuáles serían algunas cosas de las que tendría que tener cuidado?

La duración del período de los pulsos no es tan importante para mí como el tiempo de subida. Hay un retraso de varios segundos de uso entre lo que espero observar y el aumento o la disminución del pulso, por lo que el ancho del pulso debería ser más largo que esto, 5 a 10 o más sería adecuado.

Se agradecería cualquier consejo sobre la configuración, configuraciones alternativas y dónde podría haber fallado mi forma de pensar.

    
pregunta Dave

3 respuestas

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No estoy seguro de que exista un dispositivo con sus requisitos "listo para usar". Estamos hablando de algo capaz de entregar más de 3 kW de potencia, también con bastante rapidez.

Creo que si ya tiene algunos instrumentos para cerrar manualmente el ciclo, es decir, un alcance con una sonda de corriente, está mejor con un banco de capacitores (grande), un mosfet gordo, un diodo Schottky más gordo y un botón pulsador .

descargo de responsabilidad : el circuito que se describe a continuación puede matar a personas, dependiendo del tamaño de C1. 80 V está muy por encima de lo que normalmente se considera el límite de CC seguro (50 V), y es bastante fácil crear un banco de límites que contenga suficiente energía para matarlo instantáneamente. Siempre esté atento a este circuito, y respete las regulaciones locales sobre el trabajo con voltajes que aumentan la vida útil.

Estamos viendo algo como esto:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Cargue las tapas, luego presione FUEGO! Tan fácil como eso. D1 está ahí para que cuando las tapas se desconecten, el voltaje en el lado alto de la bobina se encuentre aproximadamente en cero, por lo que su corriente es "constante" durante algún tiempo. Más diodos en paralelo = más tiempo. Si pones un MOS allí, el WR M2 de cortesía conducido, incluso mejor. Ten cuidado con disparar a través de.

Puede calcular la capacitancia del banco de capuchones a partir de la caída de voltaje aceptable cuando está suministrando corriente. También agregue la resistencia de sangrado en paralelo al banco de tapones.

editar : agregando un poco de información sobre el funcionamiento del circuito, según la solicitud del OP.

M2 normalmente está apagado, ya que su controlador ve un voltaje bajo. Cuando se presiona el botón SW1, el conductor enciende el mosfet. Tenga en cuenta que si el mos es de canal N, su compuerta deberá ser accionada a unos pocos voltios por encima del voltaje de la tapa para que el MOS se encienda correctamente.

La tapa C1 debe cargarse a 80 V, o lo que sea necesario. R2 está ahí solo por seguridad, puede ser de tamaño para que en unos pocos minutos sin uso, el voltaje a través de C1 sea lo suficientemente bajo.

Cuando se presiona SW1, la tapa C1 se descarga en L1. C1 debe ser suficientemente grande para que su voltaje caiga de manera aceptable y sea lo suficientemente constante durante el tiempo de encendido. Una vez que se alcanza la corriente nominal, M2 debe apagarse y mantenerse la corriente. Para mantener la corriente, se emplea D1: se enciende, presentando a la bobina un voltaje muy bajo. Este bajo voltaje eventualmente pondrá a cero la corriente, pero mientras más baja sea, más tiempo tomará. Si necesita más tiempo, solo necesita agregar más diodos en paralelo, o incluso mejor que un mosfet ayude al diodo.

    
respondido por el Vladimir Cravero
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Respuestas rápidas, concisas, pendientes de respuesta a mis preguntas anteriores: no desea amplificar la función actual del generador; desea amplificar el voltaje del generador de funciones en una corriente en la bobina. El nombre de un amplificador de este tipo en general es un Amplificador de transconductancia o un "Amplificador de corriente".

Desafortunadamente, las búsquedas en esos términos te darán muchos ejemplos que son demasiado débiles para lo que quieres.

    
respondido por el TimWescott
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Puede amplificar la corriente O puede controlar la corriente. Parece que lo que realmente desea es un pulso de 40A controlado desde un generador de señales. La información clave aquí se controla a través de no "180 mA amplificado a 40A"

Algo así funciona

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Para generar tal "pulso cuadrado" se depende de la reacción de algún suministro de energía. Cuando se busca una corriente específica, es más fácil establecer la corriente a través de algún inductor de lastre y luego conmutar esta corriente en alguna carga.

Se requiere una pila de diodos de modo que su voltaje directo combinado sea mayor que el voltaje de estado activado presentado por el dispositivo conmutado de fuerza. El límite de corriente de las fuentes de alimentación establece el límite general, mientras que el conmutador conmuta este flujo actual

Este es el tipo de circuito que uso en el trabajo para probar los sensores de corriente hasta 1000 amperios. En este nivel, necesito usar un IGBT y esto presenta algunos problemas de apagado a tan bajo voltaje, pero a 40 A puede usar un FET y, por lo tanto, debería producir un pulso agradable. no tiene este problema ya que su carga es inductiva y, por lo tanto, necesita un FWD

    
respondido por el JonRB

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