Linearverstärker für 800V PP

Gast #6566565
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Ich möchte einen Linearverstärker für 800V PP bauen. Der sollte zunächst 
1Mhz Maximale Ausgangsfrequenz haben, was eine Slew Rate von ca. 7V/µs 
erfordert. Angesteuert weren soll der enfach per -10V bis +10V, was also 
eine Verstärkung von 40 erfordert. Kurz dazu was ich damit machen will. 
Das alles sollte möglichst wenig Bauteile haben. Hat jemand schonmal 
sowas gemacht oder Referenzdesigns dafür? Kurz zu mir: Ich bin Student 
der Physik und bald Doktorand. Ich möchte damit in Plasmen eine 
Strom/Spannungs Charakteristik messen.
Gast #6566602
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Zumal er ja keine Schaltanwendung bauen will sondern eine Spannung 
längere Zeit halten will. Das entnehme ich zumindest der kurzen 
Anwendungsbeschreibung. Wenn du uns jetzt noch sagst welche Leistung 
wäre man schon einen Schritt weiter.
Gast #6566611
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Niklas N. schrieb:
> Ich bin Student der Physik

Hausaufgabe:

Wie lange ist die Zeit zwischen -400 und +400 bei einem 1MHz Sinus.

Wie viel Umladestrom ist für einen 1pF Kondensator nötig, wenn man ihn 
in 0.5us von -400V auf 400V umladen will.
Welche Verlustleistung entsteht im Mittel, alsi bei 0V am Kondensator am 
Widerstand zwischen Kondensator und +400V.

Danach grübelst du weiter an deinem Problem.
Gast #6566636
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MaWin schrieb:
> Niklas N. schrieb:
>> Ich bin Student der Physik
>
> Hausaufgabe:
>
> Wie lange ist die Zeit zwischen -400 und +400 bei einem 1MHz Sinus.
>
> Wie viel Umladestrom ist für einen 1pF Kondensator nötig, wenn man ihn
> in 0.5us von -400V auf 400V umladen will.
> Welche Verlustleistung entsteht im Mittel, alsi bei 0V am Kondensator am
> Widerstand zwischen Kondensator und +400V.
>
> Danach grübelst du weiter an deinem Problem.

Die Zeit von -400V bis 400V ist 1µs. Der Strom zum umladen wäre 1,6mA. 
Es geht mir bei der Angabe der Frequenz mehr darum aus Änderungen der 
Last ausgeglichen werden also die 1Mhz ist nicht für einen konstanten 
Sinus. Es soll schnell auf Laständerungen reagiert werden. Primär will 
ich Spannungsrampen fahren. Maximalstrom soll so 0.5A sein.
Gast #6566659
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Niklas N. schrieb:
> Die Zeit von -400V bis 400V ist 1µs. Der Strom zum umladen wäre 1,6mA.

Alles falsch.

Die Zeit ist 500ns, der Strom ist 2,5mA, die Slew Rate ist 2.500V/µs.

Niklas N. schrieb:
> Es geht mir bei der Angabe der Frequenz mehr darum aus Änderungen der
> Last ausgeglichen werden also die 1Mhz ist nicht für einen konstanten
> Sinus. Es soll schnell auf Laständerungen reagiert werden.

Wenn der Verstärker entsprechend schnell reagieren soll, muss er auch 
die korrespondierende Bandbreite haben.
Gast #6566677
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Moin,

guck hier: https://www.sander-electronic.de/be00013.html



PA89   High-Voltage-Operationsverstärker, Vsmax=1200V, Iout_cont= 0,075 
A, Slewrate 30V/µs, MO-127   674,08 €/Stck
PA94   High-Voltage-Operationsverstärker, Vsmax=900V, Iout_cont= 0,1 A, 
Slewrate 700V/µs, SIP04   176,44   €/Stck
PA95   High-Voltage-Operationsverstärker, Vsmax=900V, Iout_cont= 0,1 A, 
Slewrate 30V/µs, SIP04   158,34   €/Stck
PA97   High-Voltage-Operationsverstärker, Vsmax=900V, Iout_cont= 0,01 A, 
Slewrate 8V/µs, SIP05
Gast #6566687
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Elliot schrieb:
> Niklas N. schrieb:
>> Die Zeit von -400V bis 400V ist 1µs. Der Strom zum umladen wäre 1,6mA.
>
> Alles falsch.
>
> Die Zeit ist 500ns, der Strom ist 2,5mA, die Slew Rate ist 2.500V/µs.
>
> Niklas N. schrieb:
>> Es geht mir bei der Angabe der Frequenz mehr darum aus Änderungen der
>> Last ausgeglichen werden also die 1Mhz ist nicht für einen konstanten
>> Sinus. Es soll schnell auf Laständerungen reagiert werden.
>
> Wenn der Verstärker entsprechend schnell reagieren soll, muss er auch
> die korrespondierende Bandbreite haben.

Könntest du mir bitte den Rechenweg erklären, wie du auf den Strom 
kommst. Bei den 500ns ist mir das klar. Ich habe mich um den Faktor 2 
vertan. Wie kommst du auf 2.5mA. Ich komme auf 1e-12 * 800V / 0.5us = 
1.6mA. Die Apex Operationsverstärker habe ich schon gefunden, reichen 
aber für den DC Fall nicht aus.
Gast #6566703
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Niklas N. schrieb:
> Es geht mir bei der Angabe der Frequenz mehr darum aus Änderungen der
> Last ausgeglichen werden also die 1Mhz ist nicht für einen konstanten
> Sinus. Es soll schnell auf Laständerungen reagiert werden.

Du sprichst also von einen Kleinsignal-Bandbreite von 1 MHz. Bei 7 
V/µs also nur max. gut 2 Vss bei 1 MHz Sinus. Das ist schon viel 
entspannter.
Gast #6566754
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Axel S. schrieb:
> Niklas N. schrieb:
>> MaWin schrieb:
>>> Hausaufgabe:
>>> Wie lange ist die Zeit zwischen -400 und +400 bei einem 1MHz Sinus.
>
>> Die Zeit von -400V bis 400V ist 1µs
>
> Und schon falsch. So wird das nie etwas.
>
>> Maximalstrom soll so 0.5A sein.
>
> 400V × 0.5A = 200W
>
> Sportlich!

Einfach mal aufhören immer alle runter zu machen. Mach dein Ding und 
lass dich nicht von den Meckerheinis hier runtermachen.
Gast #6566758
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Niklas N. schrieb:
>> Wie lange ist die Zeit zwischen -400 und +400 bei einem 1MHz Sinus.
> Die Zeit von -400V bis 400V ist 1µs.

Ähm, nein, dabei schrieb ich die Lösung schon drunter.

>> Wie viel Umladestrom ist für einen 1pF Kondensator nötig, wenn man ihn
>> in 0.5us von -400V auf 400V umladen will.

> Es geht mir bei der Angabe der Frequenz mehr darum aus Änderungen der
> Last ausgeglichen werden also die 1Mhz ist nicht für einen konstanten
> Sinus. Es soll schnell auf Laständerungen reagiert werden. Primär will
> ich Spannungsrampen fahren.

Ok, deine 7V/us reichen dafür ?
Dann ist der nötige Umladestrom pro Pikofarad geringer.

> Maximalstrom soll so 0.5A sein

Uff, sind bei 400V am linearen Verstärker 200 Warr Verlust im 
Leistungstransistor. Schon aus dem Grund wird man eher 4 Transistoren 
pro Seite brauchen.

Bei Audioverstärkern teilt sich die Leistung zumindest auf beide Seiten 
auf, deine quasistatische Ausgangsspannung verlagert das aber ggf. auf 
eine Seite. Interessant z.B. wenn dein Amp quasistatisch +350V liefern 
soll, dazu aber mit 1MHz den Strom ständig von -0.5A auf +0.5A umsteuern 
muss zur Lastausregelung.

Du musst noch viel genauer definieren, was für reale Anforderungsprofile 
existieren, denn ein Verstärker der alles in Kombination ohne Limit kann 
ist extrem aufwändig, teuer und high tech.
Gast #6566910
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Niklas N. schrieb:
> Ich möchte einen Linearverstärker für 800V PP bauen.

Wieviel Leistung benötigst du?

> Hat jemand schonmal
> sowas gemacht oder Referenzdesigns dafür?

Ja sowas wird fortlaufend "gemacht" und in der Funktechnik, sprich 
Rundfunk, Mobilfunk usw. eingesetzt. Da wird ordentlich Leistung 
umgesetzt. Und das führte vor einigen Jahrzehnten (ca 1975) zur 
Entwicklung der Klasse E Verstärker. Die sind höchst effizient und 
einfach strukturiert.

Den Suchbegriff kennst du nun, und so steht einer Recherche und einem 
fundierten Verständnis des Themas nichts mehr entgegen.

An die Arbeit, Herr Kandidat.
Gast #6567001
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Warum ist kein Verstärker nötig? Ich könnte auch einen einfachen Op 
diskret aufbauen aber mir fehlt die Erfahrung bei der Spannung. 
Letztendlich müsste ich Transistoren kaskadieren.

Herr Elliot: N liegt neben M also Verzeihung.
Gast #6567029
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Niklas N. schrieb:
> Danke. Ich brauche auch zwingen die negative Spannung gegen Masse.

Inwiefern scheint das Probleme zu bereiten?

Dir wurde gerade der gängige Stand der Technik genannt und du antwortest 
mit so einem lapidaren Einwand. Dein Schreibstil macht mir einen 
zunehmend trolligen Eindruck. Mein Interesse an der Dikussion sinkt.
#6567033
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Ob du nun die Apex Operationsverstärker nimmst oder selbst diskret 
bastelst (will man auch als angehender Doktorand nicht wirklich), gebe 
ich den Tip, sich bei Apex streng an die Applikationen zu halten! Die 
Teile kosten einiges und sind ihr Geld wert...so oder so aber zu schade, 
um in Rauch aufzugehen :-)
Gruß Rainer
Gast #6567067
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Apex hat leider den Nachteil einen zu geringen Ausgangsstrom. Ich werde 
mich nochmal etwas umhören. Diskret mit wenig Bauteilen wäre mir am 
liebsten. Dafür würde ich auch Bandbreite einbüßen.
#6567129
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Niklas N. schrieb:
> Apex hat leider den Nachteil einen zu geringen Ausgangsstrom. Ich werde
> mich nochmal etwas umhören. Diskret mit wenig Bauteilen wäre mir am
> liebsten. Dafür würde ich auch Bandbreite einbüßen.

Dream on! Such dir jemanden, der WIRKLICH Ahnung von sowas hat, dann 
hast du eine Chance, das da was in endlicher Zeit rauskommt. Mit deiner 
akademisch-naiven Natur wird das mal sicher nix. Da habe ich schon 
mehrere Leute dieser Art erlebt 8-0

+/-400V kriegt man mit 1000V MOSFETs oder 1200V IGBTs hin. Trotzdem 
braucht man Menge Wissen und Erfahrung, damit der Verstärker auch die 
Transienten der Last (PLASMA) überlebt. Bei 0,5A Ausgangsstrom sowieso. 
MOSFETs kann man gut kühlen und ggf. parallel schalten, wenn man weiß 
wie.
Gast #6567257
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Falk B. schrieb:
> Trotzdem
> braucht man Menge Wissen und Erfahrung, damit der Verstärker auch die
> Transienten der Last (PLASMA) überlebt. Bei 0,5A Ausgangsstrom sowieso.

Genau so ist es, gerade bei Sputter-Prozessen gibt es so fiese Sachen 
wie Arcing oder gewisse andere Effekte wie Self-Sputtering. Sowas muss 
die Engergiequelle alles aushalten.
(Firma: privat) #6567290
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Mich würde mal interessieren, wie die Anwendung des Verstärkers aussehen 
soll.
Das Arbeiten mit Plasmen ist nicht
unbedingt alltäglich.
Soll ein Niederspannungssignal entsprechend
verstärkt werden, um dieses auf ein Plasma
zu übertragen, oder soll der Strom-
Spannungs-Verlauf des bereits vorhandenen
Plasmas ausgewertet werden ?
Welche Art Plasma überhaupt ?
Aus den unzureichenden Angaben zur
Plasmenstruktur und der wenig
beschriebenen Anwendung des gewünschten
Verstärkers, würde ich ableiten wollen, daß
es sich um ein Entladungsplasma mit
Edelgasen handelt und die Ionisation durch
Hochfrequenzfelder initialisiert werden soll.
Gast #6567299
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Falk B. schrieb:
> Niklas N. schrieb:
>> Apex hat leider den Nachteil einen zu geringen Ausgangsstrom. Ich werde
>> mich nochmal etwas umhören. Diskret mit wenig Bauteilen wäre mir am
>> liebsten. Dafür würde ich auch Bandbreite einbüßen.
>
> Dream on! Such dir jemanden, der WIRKLICH Ahnung von sowas hat, dann
> hast du eine Chance, das da was in endlicher Zeit rauskommt. Mit deiner
> akademisch-naiven Natur wird das mal sicher nix. Da habe ich schon
> mehrere Leute dieser Art erlebt 8-0
>
> +/-400V kriegt man mit 1000V MOSFETs oder 1200V IGBTs hin. Trotzdem
> braucht man Menge Wissen und Erfahrung, damit der Verstärker auch die
> Transienten der Last (PLASMA) überlebt. Bei 0,5A Ausgangsstrom sowieso.
> MOSFETs kann man gut kühlen und ggf. parallel schalten, wenn man weiß
> wie.

Man merkt, dass du von Plasma keine Ahnung hast. Man muss natürlich 
Filtern, damit die Quelle das überlebt und zwar mit guten Bandsperren 
für einige Harmonische der Anregungsfrequenz.
Gast #6567333
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Wenn das AC ist, kann man die hohe Spannung auch mit einem Übertrager 
erzeugen.
Bei z.B. 30V tut man sich nämlich viel leichter, hohe Leistungen linear 
zu erzeugen.

Für DC ist das natürlich nicht zu gebrauchen.
Gast #6567340
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Dennis E. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Niklas N. schrieb:
>>> Apex hat leider den Nachteil einen zu geringen Ausgangsstrom. Ich werde
>>> mich nochmal etwas umhören. Diskret mit wenig Bauteilen wäre mir am
>>> liebsten. Dafür würde ich auch Bandbreite einbüßen.
>>
>> Dream on! Such dir jemanden, der WIRKLICH Ahnung von sowas hat, dann
>> hast du eine Chance, das da was in endlicher Zeit rauskommt. Mit deiner
>> akademisch-naiven Natur wird das mal sicher nix. Da habe ich schon
>> mehrere Leute dieser Art erlebt 8-0
>>
>> +/-400V kriegt man mit 1000V MOSFETs oder 1200V IGBTs hin. Trotzdem
>> braucht man Menge Wissen und Erfahrung, damit der Verstärker auch die
>> Transienten der Last (PLASMA) überlebt. Bei 0,5A Ausgangsstrom sowieso.
>> MOSFETs kann man gut kühlen und ggf. parallel schalten, wenn man weiß
>> wie.
>
> Man merkt, dass du von Plasma keine Ahnung hast. Man muss natürlich
> Filtern, damit die Quelle das überlebt und zwar mit guten Bandsperren
> für einige Harmonische der Anregungsfrequenz.

Ach ja. Was machst Du mit Plasma das Du zu solch interessanten Aussagen 
kommst?

Wenn "mein" Plasma arct dann geht das schnell, sehr schnell und der 
Strom eskaliert... da hilft nur schnelles und vollständiges Abschalten. 
mit Filtern ist da nix....


@ TO: wenn Du ein bischen konkreter werden kannst was Deine Anwendung 
braucht oder Dich anmelden würdest wäre vielleicht ein bischen über PM 
machbar.
Gast #6567370
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Niklas N. schrieb:
> Also ich will keine plasmaquelle bauen sondern eine langmuir
> Charakteristik aufnehmen. In einem Argon plasma. Da arct nichts.

Wenn Sie hier wirklich Hilfe wollen, müssten Sie schon genauer 
beschreiben, was elektrisch genau nötig ist.

Min/Max Frequenz, Strom, Leistung, Impedanzen etc.

Mir sagt "langmuir Charakteristik" genau gar nichts.
Umso besser aufbereitet die Frage ist, umso eher kommen gescheite 
Antworten.
Gast #6567386
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Niklas N. schrieb:
> Also ich will keine plasmaquelle bauen sondern eine langmuir
> Charakteristik aufnehmen. In einem Argon plasma. Da arct nichts.

Warum nicht gleich.

iaW: Du wirst immer einen Pol haben der auf PE (Gehäusewand) liegt.

Also mach eine Vollbrücke, der eine Zweig der Vollbrücke schaltet 
entweder + oder - auf das Gehäuse, der andere macht "nur" die lineare 
Geschichte.

Reduziert die Anforderung auf 400V und das ist ja nun nicht sonderlich 
anstrengend, es gibt genügend Lineare FETs out of the box von Ixys die 
das können, BTDT. Obacht bei der Kühlung und achte dennoch auf eine 
schnelle(!) Abschaltung bei Überstrom, binnen 100ns sollte die 
Abschaltung machbar sein.
#6567492
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Elliot schrieb:
> M. K. schrieb:
>
>> selbst 7V/ns wäre zu wenig.
>
> Mathe nen Fensterplatz gehabt?

Ich nicht, wie schauts bei dir aus? Für ein Dreieck würde es vielleicht 
reichen aber für Strom-/Spannungs-Charateristiken in Plasmen, die 
durchaus Rechteckformen haben (mir will grad kein Beispiel ohne Rechteck 
in den Sinn kommen, das steuert man idR mit Rechteck an)? Wenn man sich 
für 0.1 µs Zeit lässt die 800 V zu durchlaufen (und das wäre extrem 
langsam) brauchste schon 8V/ns. Und wir gesagt, wir reden da von einem 
Rechteck mit 10% Flankensteilheit...also ich hab bei Rechteck gern 1% 
und weniger Flankensteilheit.
#6567514
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Elliot schrieb:
> M. K. schrieb:
>> wie schauts bei dir aus?
>
> Na schau dir mal deinen Beitrag von 9:36h an, da steht gar nichts von
> der Signalform. Wenn du die jetzt nachgeschobenen Bedingungen dort
> gleich hingeschrieben hättest, wäre die Sache klar gewesen.

Die Bedingung ergibt sich aus dem Eingangspost. Ich weiß, ist viel 
verlangt den komplett mal zu lesen und, voll krass, auch drüber 
nachzudenken und zu verstehen.
Gast #6567717
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Niklas N. schrieb:
> langmuir
> Charakteristik aufnehmen

Kann es sein, das Du im Eingangspost Deine Aufgabenstellung völlig 
falsch beschreibst?
Laut Wikipedia hört sich das nach DC Sägezahnspannung an, aber Deine 
Beschreibung wird hier verständlicherweise als 1Mhz Sinus interpretiert.
Völlig anderer Schwierigkeitsgrad.

Sägezahn ist auch sportlich.
Der Sprung von max auf 0 wird lustig.
Kommst Du nicht mir einer Dreiecksspannung aus?

Stampfe erst mal Deine Anforderungen auf das unbedingt notwendige ein.
Das zu bauen wird noch schwer genug.
Die eierlegende Wollmilchsau wollen alle Elektronik Anfänger bauen.
Je weniger Ahnung vorhanden ist um so größer sind meist die Pläne und um 
so beratungsresistenter das junge 'Genie'.
Erst wenn man oft genug aufs Maul gefallen ist wird man bescheidener.

Ein >= 400V Labornetzteil kannst Du noch fertig kaufen.
#6567889
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...und du bist doch nicht der erste, der im/am Plasma etwas misst...wie 
und was machen denn die Profigeräte und falls das tatsächlich zu einer 
Doktorarbeit ausarten sollte, welchen oder welche Parameter der 
Meßeinrichtung wären denn so zu optimieren, dass das für eine 
Doktorarbeit reicht?! Jedenfalls reicht "Linearverstärker für 800V PP" 
nicht als Beschreibung der Anforderungen...auch nicht die später 
gelieferten Infos. Also was??
Gruß Rainer
Gast #6568135
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Die Vermuting liegt nahe, der TO habe bemerkt, es waere doch nicht so 
trivial. Je nach Anwendungsfall waeren aber entscheidend, welche 
Eigenschaften notwendig waeren und welche vernachlaessigbar. Ungefaehr 
vier Konzepte liessen sich im Netz finden. Also stuenden die Chancen 
nach Murphy gut, dass die ersten drei eingeschlagenen Wege zum 
Misserfolg fuehren koennten.
So viel Popkorn kann keiner ohne Schaden essen, wie es da braucht.
Gast #6568153
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> wie es da braucht.

Die Chancen stehen gut, daß ein Eimer spezielle 
Hochspannungstransistoren für seine erste Übung reicht. Ob er allerdings 
die heute gewünschte Steilheit seines Sägezahns bei der Abschaltung 
erzielt?? Es werden einige Schaltungskapazitäten wohl den Spaß 
verderben? Wieviel Strom benötigt die Sonde eigentlich wirklich maximal? 
@TO Niklas hast Du schon gemessen?
Gast #6571231
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Der TO scheint nicht mehr aktiv zu sein. Falls er mit einer 
Signalgenauigkeitsabweichung von 1-2% leben koennte, waere durchaus eine 
Verstaerker mit ausreichender Grenzfrequenz und Stabilitaet moeglich zu 
realisieren.
Geeignete Leistungshalbleiter fuer den Linearbetriebsfall zu suchen wird 
etwas muehselig werden.
#6571577
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Dieter schrieb:
> Als er den Preis
> gelesen hat, saß er bestimmt nicht fest genug (festgezurrt) auf seinem
> Stuhl.

gut möglich :-) aber solange es die Teile überhaupt noch gibt, sollte 
man sie einsetzen! Beste Industriequalität...und ich bin mit Apex weder 
verwand noch verschwägert, sondern hochzufriedener Nutzer über 
Jahrzehnte...
Gruß Rainer

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