Construir una fuente de alimentación de alto voltaje y alta frecuencia

Question

Necesito construir una fuente de alimentación de alta tensión para ionizar gas. Las especificaciones son 12V de tensión de entrada y 10kV de tensión de salida a 13,56MHz. Sé que no es una tarea fácil en absoluto, ya que en esta zona de frecuencia hay que tener en cuenta todos los condensadores e inductores paraciticos.

Lo que he tratado de simular todavía es:

1.) Excitador de cazadores : El problema aquí es, que la frecuencia de resonancia depende principalmente de los condensadores parásitos y no alcanzo tal frecuencia de salida en absoluto si quiero usar electrodos con una capacitancia de algunos nF.

2.) Convertidor Royer :he intentado simular el comportamiento de un convertidor Royer, pero también con una capacitancia de salida de unos pocos pF, la frecuencia no entra en el rango necesario.

3.) Transformador Flyback : La mayoría de la gente utiliza transformadores flyback para generar alta tensión para el gas ionizante, pero creo que esto no funcionaría en absoluto en esta frecuencia, ya que el transformador está saturado.

¿Tiene alguien una idea de cómo se podría hacer esto, o es imposible a partir de 12V? Si es casi imposible, tiene alguien una sugerencia de lo que podría hacerse para generar este 10kV a una frecuencia tan alta como sea posible.

Editar : He simulado ahora el circuito amplificador de clase E y el comportamiento de conmutación funciona bien. El problema es que no puedo poner la tensión de entrada demasiado alta para lograr una alta tensión de salida, especialmente también por el MOSFET. ¿Cómo podría ir desde aquí para aumentar la tensión a 10kV AC? ¿Lupa Tesla? Otro problema es la enorme potencia de entrada de alrededor de 1kW.

Answer 1

Esta tarea debe dividirse en varios trozos más fáciles de manejar. Es de suponer que la elección de 13,56MHz es para llegar a la banda ISM. Ésta sólo va de 13,553 a 13,567, por lo que el rango de sintonización disponible es muy pequeño. Esto significa que realmente necesitas un amplificador impulsado por esa frecuencia, y sintonizar la carga, en lugar de utilizar un oscilador como un Slayer o Royer que se adapta a la sintonía de la carga.

'Para ionizar el gas'. La construcción del ionizador dictará la capacitancia que tiene que manejar. Es necesario obtener o construir eso primero, y luego trabajar hacia atrás. El gas ionizado es conductor, el gas no ionizado es aislante. Esto significa que la carga de arranque y la de funcionamiento serán muy diferentes. Es posible que puedas tolerar diferentes condiciones en el ionizador, tal vez un voltaje más alto para el arranque y un voltaje más bajo durante el funcionamiento.

10W (la potencia que dices que necesitas en los comentarios) es bastante sencillo a 13MHz, si se enfoca como un transmisor en una carga de 50 ohmios.

Si tuviera que pasar de 10W/50ohms a 10kV, probablemente lo haría en dos pasos. El primer paso sería un transformador directo, para elevar a algún voltaje intermedio. Un transformador bien acoplado a 10kV sería muy difícil de construir sin que la frecuencia de autorresonancia (SRF) cayera muy por debajo de donde quería operarlo.

El segundo paso sería un inductor en serie, al estilo de la lupa de Tesla, en su capacitancia de carga. En resonancia, esto magnificaría la tensión hasta un máximo de Q veces su tensión de conducción. Este inductor sería largo y de una sola capa, y podría ser diseñado con un alto SRF.

Todavía tienes el problema de afinar la lupa.

El amplificador tiene que estar protegido de la potencia inversa cuando se le presenta una carga no emparejada, o ser lo suficientemente robusto como para encogerse de hombros ante la potencia inversa. Mira en minicircuits, tienen una buena búsqueda paramétrica de amplificadores. Hay uno de 100k a 200M con 45W de potencia de salida, seguro en abierto y en corto, que sería una buena fuente de energía experimental de laboratorio, pero no es barato.

Edición extra Un comentario de Dan Mills sobre una línea de alimentación de 1/4 de onda me ha recordado que la realidad es la que es, aunque nuestras descripciones cambien. Podemos hacer una línea de transmisión sintética a partir de una sección CLC. Si haces funcionar una línea de 1/4 de onda en circuito abierto, entonces obtienes un aumento de tensión en el extremo abierto. Si tomas la lupa de Tesla L y la carga C, y calculas lo que significan en términos de una línea de transmisión sintética, notarás que son de 1/4 de onda en resonancia. Tome la impedancia, el sqrt(L/C), y esa es la relación por la cual la corriente del punto de alimentación se convierte en el voltaje de la carga abierta, al igual que para una línea de transmisión real de 1/4 de onda. Dos descripciones, una realidad.

Answer 2

Alto no sé si puedo ayudar pero tengo un trNsformador de 28 kv Empujando 13,5 mghz para un viejo triunfo lazer parece utilizar alrededor de 11000 vatios primero una gran válvula de berilio se calienta con 5 voltios 130 amperios a continuación, los conductores de frecuencia pequeños impulsan la válvula que se ejecutan en 20 voltios rectificados de 3 fases 380 a las placas ocillator y luego una gran bomba de refrigerante de 3 fases impulsa la mezcla de dióxido de carbono helio tubos Lazer excitado y yo t incendios Todo el circuito está refrigerado por agua y tiene una gran cantidad de retroalimentación para que el campo de copasatancia funcione. Si desea más información, visite lancelot.good1@gmail.com para obtener información sobre Peter Loft.