Hochspannungskondensatoren im Weltraum

Ich entwerfe derzeit einen Hochspannungs-DC / DC-Wandler aus einer App-Note für lineare Technologie . Mein Ziel ist es, eine Avalanche-Fotodiode mit 200 bis 300 V auf einem kleinen Bildungssatelliten vorzuspannen. Ich habe die Schaltung aus Abbildung 16 auf Seite dafür ausgewählt.

Mein Problem ist, dass ich keinen geeigneten 10uF, 400V-Kondensator finden kann. Aluminiumelektrolyt ist nicht gut für den Platz, gestapelte Keramik ist riesig ( wie diese ). Außerdem hätte ich gerne ein angemessenes Derating, mindestens 500 V.

  1. Habe ich bei der Auswahl eines Kondensators eine Option übersehen?
  2. Kann ich mit kleineren Werten wie 5,2 uF davonkommen?
  3. Ich kann Induktivitäten bis zu 10000 uH einsetzen. Könnte ich nach der Diodenbrücke eine Induktivität hinzufügen und die Größe des Kondensators sicher reduzieren? Wird die Auswirkung auf die Rückkopplungsstabilität stark sein?

Ich bin auch an einem alternativen Design für einen rauscharmen Hochspannungswandler interessiert.

Vielen Dank für Ihre Zeit.

Das ist also ein großer Strom, ein großer Batterieverbrauch? Was ist der maximale Bias-Strom für Ihre PD? Wenn Sie nur versuchen, Mikroampere zu erzeugen, dann ist ein Großteil von fig16 weit über Bord.
Die maximale Vorspannung beträgt 350 V bei 75 °C, aber das Wärmemanagement sollte sie im schlimmsten Fall nahe an 300 V bringen. Der Spitzenverbrauch liegt bei etwa 1 mA. Die Vorspannung muss moduliert werden, um die APD-Verstärkung abhängig von einigen Positionsparametern anzupassen. Abb. 16 mit 2 mA, geringem Rauschen und Kontrolle scheint angemessen. Der andere Kandidat, Abbildung 24, enthält ebenfalls einen zu großen und kaum herabgesetzten Kondensator.

Antworten (2)

Wenn Sie sich Seite 10 (Abbildung 24) ansehen, verwenden sie einen linearen Regelkreis am Ausgang, um Rauschen und Welligkeit zu reduzieren - es ist ein Tracking-Regler, der für Ihre Anforderungen möglicherweise zu komplex ist, Ihnen aber einige Optionen zum Nachdenken bieten sollte. Eine andere Methode besteht darin, einen linearen Konstantstromkreis herzustellen, der in eine Hochspannungs-Zenerdiode oder einen bekannten hohen Widerstandswert einspeist, um diesen wieder in eine stabile Spannung umzuwandeln.

Eine Induktivität nach der Diodenbrücke hilft nicht wirklich - Sie senken die Spitzenspannungen, die erforderlich sind, um die Hochspannungsladung des primären HT-Kondensators zu erzeugen. Das Platzieren einer größeren Induktivität dort, wo sich L1 in der Schaltung befindet, auf die Sie verwiesen haben, könnte helfen, aber beachten Sie die Eigenresonanzfrequenz größerer Induktivitäten - dies könnte die Leistung wirklich schlecht machen !!

Es wird helfen, eine deutlich höhere Frequenz zu wählen - dies sollte ebenfalls berücksichtigt werden.

Vermutlich ist dies eine LEO-Anwendung, daher ist Strahlung nicht so schlimm - wenn sie in einem Vakuum arbeiten muss, würde das normale Elektrolytkappen ausschließen, wie Sie sagen, die in diesem Bereich tendenziell die kompaktesten sind.

Vielleicht möchten Sie Filmkappen wie die PP MKP1848C61050JK2 von Vishay in Betracht ziehen. Es ist mit 18 x 28 x 32 mm nicht klein, erfüllt aber die Spezifikation, passt vielleicht in Ihren Raum (vorausgesetzt, so etwas wie ein Cubesat) und ist wahrscheinlich zuverlässiger als MLCC-Kappen (zumindest ist das meine Erfahrung).

Ohne Welligkeit und Regulierung und maximale Stromspezifikation ist es schwer zu spekulieren, womit Sie davonkommen könnten, aber ich wäre versucht, einen Kapazitätsmultiplikator (möglicherweise mit einem Zener) nach dem Filter mit einer wesentlich kleineren Filterkappe zu betrachten. Der Grundschaltung sollte eine Basis-Emitter-Diode hinzugefügt werden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der MKP1848C61050JK2 sieht aus wie eine gültige Option, aber er ist groß, viel größer als alle anderen Komponenten auf der Platine, der Transformator hat 12 mm. Für die Spezifikationen werden die meiste Zeit nur wenige nA gezogen, mit einem Impuls von weniger als einem mA für weniger als eine Nanosekunde. Ich möchte die gleichen Leistungen beibehalten, 100 uV Rauschen von Spitze zu Spitze. In Bezug auf den Kapazitätsmultiplikator bin ich mir nicht sicher, ob ich das Niveau habe, um einen zuverlässigen Hochspannungsmultiplikator zu entwerfen. Wäre ein Linearregler interessant?
Das rechte Schema ist ein linearer Regler mit einem kleinen Filter. Der Linearregler, auf den Andy hingewiesen hat, funktioniert möglicherweise, hat aber möglicherweise ein zu hohes Eigenrauschen. Kapazitätsmultiplikatoren eignen sich gut zum Abschneiden von Hochfrequenzrauschen auf Kosten von etwas DC-Schlamperei. Mehr hier: wwwuser.gwdg.de/~uboehm/images/ch14.pdf
Danke! Nachdem ich mehr darüber gelesen habe, scheint es, dass ich sowieso noch eine kleinere Kappe brauche. Da ich nur die Hälfte des maximalen Stroms verwende (und selbst dies den Sensor sättigen würde), werde ich eine Platine bauen, um verschiedene Kondensatorwerte und möglicherweise höhere Frequenzen auszuprobieren, bevor ich mich für eine komplexere Lösung entscheide.
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