Hallo,
ich möchte eine Versorgung aufbauen, die 1-1,5kV bei kleinem Strom
(<50µA) erzeugen kann, aus 3,3V, mit möglichst wenig Stromverbrauch.
Damit solle eine PMT (Photomultipliziererröhre für einen
Szintillatordetektor versorgt werden. Das Gerät soll letztendlich auf
Akku laufen.
Schwierigkeit:
Die Spannung muss für die PMT sehr sauber sein, umso weniger Rippel umso
besser. <1mV ist wünschenswert.
Dazu könnte ich mir einen Gegentakt-Flusswandler mit Kaskade vorstellen,
und dafür benötige ich einen Trafo. Flyback habe ich mir schon
angesehen, klappt auch, aber der Rippel wird schwierig zu erreichen.
Steuern werde ich das mit einem µC, weshalb ich flexibel im Hinblick auf
die Frequenz bin.
Gehen würde eventuell ein CCFL-Trafos, nur sind finde ich keine nicht
abgekündigten.
Kennt jemand eine Bezugsquelle - abseits von ebay - wo man noch welche
noch regulär bekommt?
Welche anderen Konzepte für die PMT-Versorgung wären möglicherweise
sinnvoll?
Das sind schon extreme Anforderungen. Spontan würde mir da ein
LLC-Wandler einfallen, wobei der Sekundärkreis auf Parallel-Resonanz
arbeitet.
Wie Du bei 1kV Nennspannung auf ripple im mV-Bereich kommen willst, ist
dann immer noch eine andere Frage.
Szintillator schrieb:> Die Spannung muss für die PMT sehr sauber sein, umso weniger Rippel umso> besser. <1mV ist wünschenswert.
Wie du die Spannung erzeugst ist nahezu egal, da keine Variante auch nur
Näherungsweise diesen Ripple erfüllt.
Extrem glätten + nachgeschalteter Linearregler (oder sogar mehrere mit
jeweils Glättung dazwischen?) vielleicht?
Mark S. schrieb:> Wie Du bei 1kV Nennspannung auf ripple im mV-Bereich kommen willst, ist> dann immer noch eine andere Frage.
Das geht m.E. nur mit einer Siebkette und zusätzlichen Abschirmungen.
Vielleicht sollte der TE mal ein PMT-Netzteil kaufen, öffnen und
nachsehen, wie das dort gelöst wird. Ich vermute mal, die Forderungen
des TEs sind übertrieben.
MiMa schrieb:> Wie du die Spannung erzeugst ist nahezu egal, da keine Variante auch nur> Näherungsweise diesen Ripple erfüllt.
Direkt nicht, das ist mir schon klar.
Eine Sache macht das aber doch erreichbar: Die Versorgung darf sehr
hochohmig sein. Da können auch mal 100k hinein.
22n / 100k hat z.B. eine Grenzfrequenz von 72Hz.
Würde ich einen Schaltregler mit 72kHz und 1V Rippel bauen, würde das
das Ziel mit einem RC fast erreichen. Allein das RC macht schon -60dB.
Hart ist die Anforderung also schon, unrealistisch aber nicht, denke
ich.
@Szintillator (Gast)
>ich möchte eine Versorgung aufbauen, die 1-1,5kV bei kleinem Strom>(<50µA) erzeugen kann, aus 3,3V, mit möglichst wenig Stromverbrauch.
Kriegt man hin.
>Damit solle eine PMT (Photomultipliziererröhre für einen>Szintillatordetektor versorgt werden. Das Gerät soll letztendlich auf>Akku laufen.>Die Spannung muss für die PMT sehr sauber sein, umso weniger Rippel umso>besser. <1mV ist wünschenswert.
Ist bei den Strömen auch leicht, ein mehrfacher RC-Tiefpaß reicht. Plus
grundlegend gutes Layout für optimale EMV.
Zum dem Thema gab es mal eine nette Application Note von Linear oder
National.
Ach ne, Analog Devices, vom Meister Jim Williams persönlich (RIP)
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN118fb.pdf>Steuern werde ich das mit einem µC, weshalb ich flexibel im Hinblick auf>die Frequenz bin.
Hipster-Schwachsinn.
>Gehen würde eventuell ein CCFL-Trafos, nur sind finde ich keine nicht>abgekündigten.
Ja und? Soll das ein Massenprodukt werden, das die nächsten 10 Jahre
verkauft werden soll?
Alleine die Feedbackschleife wird schon größere Regelabweichungen
verursachen.
Gehen wir mal von geratenen 2,5V am Feedback des Switchmode ICs aus,
also einem 1/600 Spannungsteiler Verhältniss, dann sind 1mV Ripple auf
der HV Seite 1,6µV am FB.
Vorschlag:
0815 Flyback aufbauen, die sind sehr gutmütig.
Filtern und auf einen diskret aufgebauten HV Linearregler geben.
Auch damit wird das noch sportlich.
Szintillator schrieb:> Steuern werde ich das mit einem µC, weshalb ich flexibel im Hinblick auf> die Frequenz bin.
Direkt MCU gesteuerte Schaltnetzteile sind kein Spaß.
Um eine akzeptable Schaltfrequenz, Regelabweichung und Überstromschutz
zu erreichen musst Du Dich ganz schön lang machen.
Das würde ich nur tun wenn meine Anforderungen sehr gering sind oder so
speziell das es ohne MCU / DSP nicht umzusetzen ist.
Alleine die Anforderungen an den ADC sind heftig wenn man sich das mal
durchrechnet.
Zur Erinnerung:
Die Versorgung der PMT muß NICHT extrem sauber sein, nur konstant!
Die Multiplierstufen arbeiten quasi im Sättigungs-Betrieb, d.h. die
Dynodenspannung muß mehr als 30 V betragen, damit der
Elektronen-Vervielfältigungsfaktor zwischen den Dynoden konstant bleibt.
Damit hängt der Anodenstrom nur vom Photostrom und die Verstärkung von
der Gesamtspannung ab. Da spielt 1 V Ripple keine Rolle, da die Dynoden
an einer Teilerkette hängen. Bei zu kleiner Versorgungsspannung (300 V)
wird das nichtlinear, ganz kleine Photoströme gehen unter.
In der Industrie sind PM-Netzteile einfach aufgebaut, Netztrafo mit
Verdoppler und Stabilisator, steichholzschaltelgroße Wandlermodule 1:100
oder sogar Wandler im PM-Sockel (Hamamatsu). Da ist kein Platz für eine
Feinfilterung, ist auch nicht nötig, siehe oben.
Gruß - Werner
Werner H. schrieb:> Zur Erinnerung:>> Die Versorgung der PMT muß NICHT extrem sauber sein, nur konstant!> Die Multiplierstufen arbeiten quasi im Sättigungs-Betrieb, d.h. die> Dynodenspannung muß mehr als 30 V betragen, damit der> Elektronen-Vervielfältigungsfaktor zwischen den Dynoden konstant bleibt.> Damit hängt der Anodenstrom nur vom Photostrom und die Verstärkung von> der Gesamtspannung ab. Da spielt 1 V Ripple keine Rolle,
Merkwürdig.
Warum sagt dann obige Quelle das es wesentlich engere Ripple Toleranzen
gäbe:
"..Photomultipliers (PMT), avalanche photodiodes (APD),
ultrasonic transducers, capacitance microphones, radiation
detectors and similar devices require high voltage,
low current bias. Additionally, the high voltage must be
pristinely free of noise; well under a millivolt is a common
requirement ... "
Die (gute) Appnote von analog kenne ich, aber die Industrie schert sich
wohl nicht darum, da sind einfachere Schaltungen üblich. Ausreichend
sauber bekommt man das mit einfacher RC-Siebung.
Mögliche Erklärung: PMT werden in Photometern und ähnlichen Meßgeräten
eingesetzt. Da ist man schon froh, wenn man vierstellig genaue
Ergebnisse bekommt, meist sogar nur dreistellige. Der Aufwand einer
extrem sauberen PMT-Versorgung fällt dabei nicht auf, vielleicht ist es
in der fünften oder sechsten Stelle erkennbar, aber das geht schon im
Grundrauschen unter.
Gruß - Werner
Andrew T. schrieb:> "..Photomultipliers (PMT), avalanche photodiodes (APD),> ultrasonic transducers, capacitance microphones, radiation> detectors and similar devices require high voltage,> low current bias. Additionally, the high voltage must be> pristinely free of noise; well under a millivolt is a common> requirement ... "
Ja, das kenne ich so auch aus meiner Recherche.
Ich habe mir die Sache mit dem CCFL mal kurz überprüft(siehe Anhang),
und es scheint so, als wäre 1mV nicht unrealistisch.
Andrew T. schrieb:> http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/AN118fb.pdf
Danke! Das werde ich mir ansehen.
Den Royer hatte ich noch gar nicht berücksichtigt. Das werde ich mir mal
durchsimulieren. Die CCFL-Trafos sind ja exakt dafür gebaut.
Bleibt also die Frage nach der Quelle für die CCFL-Trafos.
> Gehen würde eventuell ein CCFL-Trafos,
Ja, das funktioniert. Ich hab genau das was du da machst vor 10Jahren
schonmal gebaut.
> nur sind finde ich keine nicht abgekündigten.
Und? Wenn du Bastler bist dann schlachtest du dir irgendwo eines aus.
Wenn du grosse Firma bist dann laesst du dir das Dingen nach Wunsch
wickeln. Wenn du mittlere Firma bist dann kaufst du das fertige Modul
von Hamamatsu.
Olaf
Olaf schrieb:> Und? Wenn du Bastler bist dann schlachtest du dir irgendwo eines aus.> Wenn du grosse Firma bist dann laesst du dir das Dingen nach Wunsch> wickeln. Wenn du mittlere Firma bist dann kaufst du das fertige Modul> von Hamamatsu.>> Olaf
Ich bin beides nicht. Dann erkläre ich das mal:
Ich baue mir ein solches Teil, und ich kenne ein paar Leute, die
ebenfalls eines haben wollen. Die bekommen die Leiterplatte (geschenkt),
und bauen sich das selber. Elecrow liefert sowieso 5 Leiterplatten, das
kostet mich also nichts. Dafür bekomme ich vielleicht ein bischen Hilfe
bei der PC-Software oder ein gedrucktes Gehäuseteil.
Und daher wäre es schön, wenn die Bauteile Lagerware von der Stange
sind. Wenn sich noch mehr Leute finden, die das nachbauen wollen, kann
man einfach mehr Platinen nachbestellen.
Hab das schon manchmal so gemacht, und es hat sich bewährt.
Wenn das nicht geht, muss ich halt kucken, ob ich über Ebay welche mit
Datenblatt bekomme.
Szintillator schrieb:> Hab das schon manchmal so gemacht, und es hat sich bewährt.
Maximale Nachbausicherheit erfordert halt etwas anderes, als ein
absolutes Einzelgerät (Versuchsaufbau oder so). Das paßt schon.
Man kann auch einen Royer im Eigenbau selbst nachbausicher entwickeln
und dokumentieren - mit Teilen von der Stange. Aber dazu sollte man am
besten erst mal kurz recherchieren. Und etwas länger, falls man noch nie
ähnliches gemacht hat. Beispielsweise wäre leicht zu erwerbendes und
ständig verfügbarer isolierter Draht für die HV-Sekundärspule so ein
Tipp zum dazuschreiben - sogar, wenn man selbst etwas anderes verwendet.
Bist Du mit HV und/oder Schaltwandlern je gut vertraut?
hmmmh... schrieb:> Bist Du mit HV und/oder Schaltwandlern je gut vertraut?
Ich habe auch schon ein bischen mit Hochspannung herumgebastelt, in
meinem Geigerzähler werkelt z.B. ein µC-gesteuerter Boost mit 100V -
1000V (einstellbar). Beruflich bin ich zwar eher auf der
Kleinspannungsseite unterwegs, aber ein Dinge Offline-Flybacks und
ähnliches hab ich schon bauen müssen.
Wenn ich den Royer mal verstanden habe, bin ich sicher, das
Nachbautauglich hinzubringen. Muss ich heut Nachmittag oder am WE mal
eine kleine Simulationsorgie starten.
Wenn ich was hab, poste ich eine Schaltung.
> Und daher wäre es schön, wenn die Bauteile Lagerware von der Stange> sind. Wenn sich noch mehr Leute finden, die das nachbauen wollen, kann> man einfach mehr Platinen nachbestellen.
Klar, und die haben alle PMTs zuhause rumliegen?
Hier bekommst du noch ein paar bei Ebay:183313313328
Allerdings ist es vermutlich billiger irgendwelche alten Laptops oder
TFTs auszuschlachten. Ich glaube soviele verschiedene Typen gab es da
garnicht.
> Man kann auch einen Royer im Eigenbau selbst nachbausicher entwickeln> und dokumentieren - mit Teilen von der Stange.
Kann man vermutlich auch. Aber das muss man ziemlich viel eklig duennen
Draht fuer die Sekundaerwicklung wickeln. Da ist so ein CCFL Trafo
vielleicht die einfachere Loesung. Und vermutlich haben die die
Sekundwicklung auch nicht ohne Grund in einzelne Kammern aufgeteilt.
Olaf
