Der thread-Titel umreißt die Eckdaten für das was ich suche: Ein Schaltelement das all dies abkann bzw. leistet. Worum es geht: Kondensatorentladung (Aufgeladene Kondensatorbank mit 2...3kV). Energie pro Entladung ca. 0,8...1 J, Entladen gewünscht zwischen 1 Pulse/Sekunde (Hz) und 30 Pulse/Sekunde (Hz), insgeamt ca. 50..70 Pulse. Pulsdauer ca 5..10 Mikrosekunden. Danach stundenlange/tagelange Pause -- also bis auf die ca. 2...100 Sekunden Einsatz non-repetitive. Das Schaltelement soll dies 20 Jahre mitmachen. Hat in dem 20J-zeitraum dann summa-summarum ca. 2500 "pulssequenzen" zu durchlaufen, also hat das Teil rund 10exp5 Mal gezündet. Bisher nutze ich dazu die uralte getriggerte Funkenstecke (von Excelitas, EG&G, etc), die Teile können das locker 50 Jahre ab. Und was ich gut finde: Im nicht gezündeten Zustand isolieren sie perfekt (>10exp11 Ohm). Das sollte ein möglicher Halbleiter-ersatz für die triggered spark gap auch, jedoch (nun zu meiner Kernfrage): Gibt es heute/zur Zeit Halbleiteralternativen die das auch ALLES abkönnen? Bzw. welche "Schnittmenge" an Eigenschaften kriegen wir zusammen? oder lautet die Meinung der hier postenden schlicht: Bleib bei der spark gap!!
@ Andrew Taylor (marsufant) >Worum es geht: Kondensatorentladung (Aufgeladene Kondensatorbank mit >2...3kV). >Energie pro Entladung ca. 0,8...1 J, >Entladen gewünscht zwischen 1 Pulse/Sekunde (Hz) und 30 Pulse/Sekunde >(Hz), insgeamt ca. 50..70 Pulse. Pulsdauer ca 5..10 Mikrosekunden. >Danach stundenlange/tagelange Pause -- also bis auf die ca. 2...100 >Sekunden Einsatz non-repetitive. Nicht so wild. Kommt ein wenig auf den Strom an. >Das Schaltelement soll dies 20 Jahre mitmachen. >Hat in dem 20J-zeitraum dann summa-summarum ca. 2500 "pulssequenzen" zu >durchlaufen, also hat das Teil rund 10exp5 Mal gezündet. Auch machbar. >Bisher nutze ich dazu die uralte getriggerte Funkenstecke (von >Excelitas, EG&G, etc), >die Teile können das locker 50 Jahre ab. >Und was ich gut finde: Im nicht gezündeten Zustand isolieren sie perfekt >(>10exp11 Ohm). Das muss man erstmal nachmachen! >Gibt es heute/zur Zeit Halbleiteralternativen die das auch ALLES >abkönnen? Keine Ahung, beim Leckstrom wird es SEHR eng. Ist der wichtig? >Bzw. welche "Schnittmenge" an Eigenschaften kriegen wir zusammen? Ich habe vor Jahren einen ähnlichen Pulsgenerator gebaut, 2kV, 1200J ;-) Dort arbeiteten 8x CS60 von IXYs, je zwei in Reihe, davon vier Zweige parallel. Die Reihenschaltungen wurden mit je 3M parallel zum Thyristor symetriert. Leckstrom war nicht so kritisch. >oder lautet die Meinung der hier postenden schlicht: Bleib bei der spark >gap!! Kann man einen Bleistift deutlich billiger und leistungsfähiger machen? Es gibt Dinge, die sind praktisch perfekt.
Schau mal bei Behlke vorbei. Der hat schnelle HV-Schalter, leider nicht ganz billig. Wobei, die MOSFET-Schalter natürlich schon ein nicht zu vernachlässtigendes Leakage von einigeb µA haben. Da ist natürlich deine Funkenstrecke ungeschlagen.
Ja, ich hatte schon so etwas vermutet dass wenn all diese Kriterien relevant sind, und das sind sie (man will sich ja nicht verschlechtern :) es letztlich auf den sprichwörtlichen Bleisift bzw. die spark gap hinausläuft. Behlke kenne ich, prinzipiell ist das ok bis auf Leckstrom und (letztlich) ist die spark gap sogar preiswerter. Sofern also keine fulminanten neuen Bauelemente kommen, wird es wohl die spark gap weiterhin bleiben. Danke in jedem Fall für den Input.
Behlke wurde ja schon genannt - ansonsten hat es auch seine Gründe warum die klassischen Funkenstrecken heute noch hergestellt werden ;) Wobei 1J relativ wenig Energie ist, oftmals weicht man ja gerade auf Funkenstrecken aus weil diese sehr große Ladungsmengen trantsportieren können, das auch noch in sehr kurzer Zeit - eben sehr hohe Pulsströme verkraften. Bei Deinen angegebenen Eckdaten wird der Impulsstrom ja nicht über 100A kommen, da lässt sich mit Halbleitern auch noch arbeiten. Der Isolationswiderstand ist natürlich nicht zu schlagen - Bei jeder Form von in Frage kommenden Halbleitern wirst Du größere Leckströme haben als bei einem nicht ionisierten Gasvolumen. Thysistoren und IGBTs kommen natürlich als Konkurenz in Frage - ob technich sinnvoll und finanziell interessant ist eine andere Frage. Wenn Du Versuche in dieser Richtung unternehmen willst würde ich IXYS Hochspannungs-IGBTs als ersten Ansatzpunkt vorschlagen - die machen den geforderten Impulsstrom mit und haben Arbeitsspannungen bis 6.5kV, man kann sich das Stacken also sparen - was nicht zuletzt auch die Ansteuerung wesentlich vereinfacht. Hier ist so ein Kandidat mit Vce=4kV: http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99385.pdf Ansonsten sehe ich aber anhand der Eckdaten und sonstigen genannten Anforderungen auch nichts, was direkt gegen eine Funkenstrecke spricht. Auch die geforderte Langlebigkeit von 20a ist bei Halbleitern durch Migration der Dotierungen (gerad bei dauerhaft anliegenden hohen Potentialen) kritisch - Eine Funkenstrecke kennt solche Probleme nicht. Steht die Schaltung in den langen Standby-Zeiten eigentlich dauerhaft unter Spannung oder wird diese erst angelegt wenn Action gefordert wird? Ansonsten kann ich mir auch gut vorstellen, dass der Kondensator ein weiterer kritischer Faktor ist - Hochspannungs-Impulskondensatoren die 20a lang halten sind auch schon eine andere Klasse als Wald-Wiesen-Kondensatoren... Ich nehme an, dass hast Du aber bedacht?!
Sascha W. schrieb: > http://ixdev.ixys.com/DataSheet/99385.pdf Danke für den Link, ist mir sicher wert das ich da mal ein paar experiemnte mit mache. > > Auch die geforderte Langlebigkeit von 20a ist bei Halbleitern durch > Migration der Dotierungen (gerad bei dauerhaft anliegenden hohen > Potentialen) kritisch - Eine Funkenstrecke kennt solche Probleme nicht. so seh ich das auch. Es sieht zwar etwas antiquiert aus mit der FS, aber es tut halt wie der Schwabe sagt "saugut" .-) > > Steht die Schaltung ... - Hochspannungs-Impulskondensatoren die > 20a lang halten sind auch schon eine andere Klasse als > Wald-Wiesen-Kondensatoren... > Ich nehme an, dass hast Du aber bedacht?! Sowohl dauerhaft als auch "nur Zeitweise". Wobei der Ausfall des Kondensators zwar ärgerlich, aber (relativ zum anderen Schadensereignis) unkritisch ist. Ein Dauerleiten des HV-Schalters wäre mehr als ärgerlich. Und ja, die C-Lebensdauer wurde bedacht -- Die C-Bank ist für 12kV Nennspannung ausgelegt, und wird mit max. 3 kV betrieben. Ich habe da mal in einer ruhigen Stunde ein MTBF von ca. 2,5exp5 h ausgerechnet, und in der Praxis noch keinen Ausfall gehabt.
Wenn ich das im Kopf richtig überschlagen habe fliessen kurzzeitig etwa 200A. Das könnte mit einem oder 2 Stk. IXEL40N400 und einem kleinen Strombegrenzungswiderstand etwas werden. Wenn Sie kalt sind sollte der Leckstrom nicht zu gross sein. (Bei Digikey ab Lager, und für den Exoten finde ich den nicht billigen Preis sogar ok) Ob das wirklich geht müsste man genau rechnen, dabei den Aufbau berücksichtigen und für die Lebensdauer den Temperatursprung auf dem Chip heranziehen. Letztlich kommt es darauf ob Du eine definierte Pulsform erreichen musst oder ob das Ding einfach schnell genug leer sein soll. spannendes Thema Hauspapa
Danke für den Hinweis Hauspapa,
aber Pulsform, Entladezeit sind die "einfchsten" Kriterien, die erreiche
ich .
es sind tatsächlcih die Dinge die du unter Randerscheinung verbucht
hast:
Lebensdauer, Strom im OFF zustand, und da das in einem gehäuse verbaut
ist darf man auch mal 35 Grad Gehäuseinnentemperatur rechnen worst case.
Wie richtig erkannt, es gibt kaum Alternativen.
Zumindest zur Zeit nicht.
> spannendes Thema
yepp, sogar im doppelten Wortsinn .-)
:
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