שם המחבר: Thyristor-Driven Pulse Generator

גנרטורים הדופק שלך מונעים על ידי גינרטור לשחק תפקיד קריטי באספקת מהנדסים בעלי ביצועים גבוהים, הדופקים עתירי זמן מדויקים וחזור עליות.מערכות אלה הן יסוד במאצת חלקיקים, שבו הם כוח klystron מודולטורים; בעיצוב לייזר תעשייתי, שבו הם מניעים צינורות הדופק המודרניים; ובמדרים מכ"ם, שבו הם מייצרים גבוה כוח RF-מסלולי, כדי להפעיל את היכולת הנוכחית של מערכות אחסון, כדי להפעיל לחץ דם גבוה של מיליוני אנרגיה, כדי להפעיל את היכולת הנוכחית שלך, כדי להפעיל לחץ דם גבוה של מערכות הגנה על פני מערכות הגנה על פני מערכות הגנה על פני השטח, 000, 000, 000, דורשות גבוהה, כדי להפעיל את היכולת שלך, כדי להפעיל את היכולת שלך, 000 יעיל על פני השטח, 000 כוח המשיכה גבוהה של מערכות הגנה על פני השטח, כדי להפעיל את היכולת שלך, 000 כוח המשיכה יעילה, 000 כוח המשיכה יעילה, כדי להפעיל את היכולת שלך, כדי להפעיל לחץ דם גבוה של מערכות הגנה מפני לחץ אוויריות, 000 כוח המשיכה יעילה, 000 כוח המשיכה יעילה, 000 כוח המשיכה יעילה, כדי להפעיל את זה דורשות, כדי להפעיל את זה דורשות לחץ אוויריות, כדי להפעיל את זה דורשות גבוהה של מערכות הגנה על ידי הפעלת לחץ אוויריות לחץ אוויריות לחץ דם

עקרונות של Thyristors

מבנה ומבצע

(ב) , (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פרדוקס חשמלי מפתח

מעצבים חייבים להעריך כמה פרמטרים קריטיים בעת בחירת מברשות הדופק:

  • (ב) [ה]ה][דרוש מקור]] [ה]]] [ה]]: [ה][2]]]][2][2]][2]}}[2]][2]]][ה]][ה[[המאה ה-20], ה[[המאה ה-20]], ה[[המאה ה-20]], היא ה[[ה[[המאה ה-20]].
  • (FLT:0)RMS ו-Gateing Current דירוגיםFLT:1) - על אנשי הכנסייה לעמוד באנרגיה המשולבת של הדופק ללא מגבלות טמפרטורה של צומת גבוה. דופק אנרגיה אחד עשוי לדרוש התקן מדורג במשך עשר פעמים זרם מתמשך.
  • (FLT:0) ,DIRFLT:1, השיעור המקסימלי של עלייתו של אגד הנוכחי כי המכשיר יכול לסבול במהלך התורן ללא פגיעה במבנה השער או יצירת מקומות חמים.
  • (FLT:0) ו/dt יכולת יכולת 1FLT:1, השיעור המקסימלי של עלייה של מתח מחוץ למדינה שאינו הופך ללא פגע את המקדש על ידי סנובר לעתים קרובות משמש להגביל את dV / dt לרמות בטוחות, בדרך כלל מתחת 1000 V / מיקרו עבור מכשירים סטנדרטיים.
  • (FLT:0 Turn-on ו-Turn-off TimesFearLT:1) - יישומי הדופק דורשים שינוי מהיר; עיכובים של כמה מיקרו-שניות וזמני תפנית (זמן התאוששות מגובש) של 10-50 מיקרומטר אופייניים עבור משווקים מהירים.

פרמטרים אלה משפיעים ישירות על עיצוב המעגל מעורר, על רשת יצירת הדופק, ועל מערכת הקירור.להבנת עמוק יותר של בחירת המשיח, מתייחס להערות יישום של יצרנים מובילים כגון FLT:0 Infineon's Thyristor תיקוFLT 1 או FLT:2Microronics's שלך תיעוד של שלך.

עקרונות עיצוב של Pulse Generators

מעגל טריגר

המעגל מעורר חייב לספק דופק שער עם אנרגיה מספקת, amplitude, ולהגדיל את הזמן כדי להפוך את המקדש באופן אמין ברגע הרצוי. עבור גנרטורים הדופק גבוה, בידוד גליוני בין לוגיקה שליטה ואת המעגל כוח גבוה הוא חיוני.

  • <חזק>Pulse Transformers - לספק בידוד ויכול לספק דופק שער מרובים מתפתל ראשוני יחיד.המיר חייב להיות מתוכנן להימנע נשכו במהלך רוחב הדופק ולשמור על זמני עלייה מהירה (בדרך כלל <1 μs).
  • (FLT:0) ממריצים אופטיים של LT:1 - בשימוש בשילוב עם נהג שער הכולל ממיר DC-DC ייעודי לאספקה צפה.
  • (FLT:0) כונן שער ראשי עם אחסון אנרגיה אינדוקטיבית של אנרגיה מתחדשת (FLT:1) - קיבול קטן הואשם ולאחר מכן משוחרר לתוך השער דרך מהפך, הפקת דופק עתיר (מפרים ימיים) עבור כמה מיקרו-שניים, ומבטיח תפנית מהירה ומדים של מחוקקים גדולים.

יש לסנכרן עם הפקודה של פריק במעגל ההדק יכול לגרום לאי יציבות הדופק-to-pulse, אשר אינו מתקבל על הדעת ביישומים מדעיים כמו FLT:0particle מאיץ מודולטוריםFLT:1 שבו נדרש דיוק תזמון של כמה ננו השניות.

דופק Shaping Networks

צורת הדופק הפלט – קומו זמן, אידוי, שטוחות וזמן הסתיו – נקבעת על ידי רשת אחסון האנרגיה והשחרור. Common toהתנצלות כוללים:

  • (FLT:0) פריקה מצטברת 1:1 - בנק קיבולטור מואשם מתח גבוה ולאחר מכן משוחרר באמצעות העומס באמצעות המחוקק.צור הדופק עוקב אחר RC או RLC דעך אלא אם כן מרכיבים נוספים בעיצוב נוסף מוסיפים. סדרה אינדוקטור יכול לזרז את החלק העליון של הדופק על ידי עיכוב העלייה הנוכחית ולהציג העברה חוזרת.
  • (FLT:0) רשתות מחשוב (PFNs)אנדרופט 1:1 - שימוש במספר מחנכים ו- capacitors כדי להשוות דופק מלבני.לדוגמה, Guille-type PFN יכול לייצר דופק שטוח עם עלייה זמן פחות מ -10% של הדופק.
  • (FLT:0) מדגמים מכוצצים של ה-Hard-switched ModulatorsFLT:1), שם משמש המכשול להחליף מתח DC ישירות על העומס באמצעות סדרה התנגדות או אינדוקטור. גישה זו פשוטה יותר אך יעילה פחות מאשר עיצובים מבוססי PFN עבור הדופקים בעוצמה גבוהה.

רשתות חרטות מגנות (RCD או RC) חייבות להיות ממוקמות על פני המקדש כדי להגביל את dV / dt במהלך סיבוב וספוג אנרגיה שוטה מהרשת הדו-שיחת הדופק.

כוח אספקה וחיסכון באנרגיה

האנרגיה עבור כל הדופק מאוחסן בעיקר ב- capacitors. עבור יישומים בעלי עוצמה גבוהה, capacitors אלקטרוליטית נפוצים עבור הדופק חוזר במתח נמוך, אבל עבור גבוה מתח, הדופקים אנרגיה נמוכה, קרמיקה או פוליפרופילנים סרט capacitors מעדיפים על ידי מגבלת סדרה נמוכה שלה (ESR) ו טיפול גבוה dI / לא.החיוב חייב לחדש את התוספתן בין מכסה בנק קטן דורש בדרך כלל מוגבל של פחמן נמוך.

הגנה ונאמנות

מעגלי הגנה הם הכרחיים למנוע נזק מעומס יתר, במקביל, ו dI / dt או dV / dt הפרות:

  • (בקיצור:0) הגנה מפניית (FLT:1) - מעגל צובר (לעתים קרובות מכשף שני או פער ניצוץ) שמשה אם מתח הקפיטור עולה על סף בטוח, מזרק אנרגיה לתוך עומס דומי.
  • (FLT:0) Over Current ProtectionveFLT:1) - ממזג מהיר או מעגל רגיש נוכחי הגורם לניתוק סדרה.עבור גנרטורים הדופק, יש לדרג את הפתיל לאנרגיה של מספר פעימות כדי להימנע מפגיעה קצבה.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניהול תרמי מטופל על ידי הרכוב על תנור אוויר או נוזל-קוע חום, לעתים קרובות עם כרית תרמי או מחוספס.

תגיות: Thyristor-Driven Pulse Generator

מחקר מדעי

ב מאיץ חלקיקים, המנופים המבוססים על Thyristor מייצרים הדופקים גבוהים (KV עד 200 kV) עם עשרות מיקרו-שניות של זמן כדי לנהוג klystrons או מגנטיונים. הדופקים האלה חייבים להיות מאוד שטוחים (rippleFLT:0SLAC National Accelerator Laboratory) 1 פרסם ספרות נרחבת על עיצוב הממחיש את האינטגרציה של PFs והופכים את האינטגרציה של PFs.

במחקר היתוך גרעיני, גנרטורים הדופק מונעים על ידי Thyristor משמשים כדי למריץ את סלילי העיקריים של tokamaks ו stellarators. הדופקים האלה יכולים לשאת מאות קילו-מפרס במשך כמה שניות, הדורש ערימה כבדה של מחסנית חג המולד עם קירור כפוי.

ייצור תעשייתי

(FLT:0) מקום חידוש של בנקי קיבול (up ל 100 k) ברכב ואווירה ייצור משתמש בשחרור הנשלט על ידי Thyristor של בנקי capacitor כדי לייצר דופקים עתיריים (עד 100 kA) שנמשך כמה אלפי מילימטרים. אנרגיית הדופק מעוצבת לשלוט היווצרות ננומטר.

(FLT:0)Laser שואבת את ה- 1:1 עבור לייזרים מוצקים המדינה משתמשת ב-Hylamps המונעים על ידי הדופק גבוה מרשת של טמפטור-capacitor. רוחב הדופק (בדרך כלל 100-500 מיקרומטר) ו amplitude לקבוע את יעילות הלייזר ואת איכות הלייזר המודרנית לעתים קרובות להשתמש IGBT עבור שיעורי חזרה גבוהים יותר, אבל הם נשארים נפוצים עבור מתכת.

(FLT:0)Plasma עיבודFLT:1 עבור טיפול על פני השטח ופסולת שימוש בקשתות מופעמות שנוצרו על ידי מעגלים Thyristor. Pulse חזרות תדרים של כמה קילווהרץ ניתן להשיג עם מברשות מהירים ונפיחות מתאימה.

הגנה ואוויר

משדרים רדאר דורשים הדופק גבוה (שיא של מגוואט) עבור גילוי לטווח ארוך. Modulators לעתים קרובות להשתמש בשילוב של אספקת חשמל גבוהה, רשת דו-שיח, מתג חג המולד.היכולת של Thyristor לפעול במתחים עד 15 kV ו הנוכחים עד 10 kA למכשירים מפשטים את העיצוב של קומפקטי, יעיל, סטנדרטיים עבור סוללת חשמלית, וסטנדרטים.

הדופק אלקטרומגנטי (EMP) סימולטורים לבדיקת הכדאיות של מערכות אלקטרוניות משתמשים בגנרטורים מרקס המונעים על ידי Thyristor לייצר דופקים מהירים, מתח גבוה (hundreds of kV) הבנק מרקס מאשים את capacitors במקביל ופורצים אותם בסדרה באמצעות פערים מופעלים, אבל עיצובים מודרניים גם מעסיקים את Thyris כדי להחליף כמה פערים ניצוץ, שיפור החזרה וקצב החיים.

ציוד רפואי

בהתפרקויות רפואיות וקצב חיצוני, השחקים הם חלק ממחזור השחרור של מתח גבוה המספק דופק אנרגיה מבוקר (עד 360 J) ללבו של המטופל.צורת הדופק (מונופול או דו-phasic) נקבעת על ידי בקר דיגיטלי הגורם לגישור מבוסס על ידי ג'ורג'ט, באופן דומה, מלוטש לכליות לטיפול באבן משתמש בשחרור תת-ימי או בגיטרה אלקטרומגנטית שבה מתגים מתאימים לגימורסים של הגוף שלך מייצרים אנרגיה.

אתגרים עיצוב ופתרונות מעשיים

עיבוד מהיר ו dI / DI

Thyristors יש באופן טבעי יותר תור-on וזמני תפנית בהשוואה IGBTs או MOSFET. עבור יישומי הדופק המהיר (<1 μs עלייה זמן), במיוחד משווקים מהירים (למשל, aסימטרית thyristors) יש להשתמש בהם במהירות (השער שלהם צריך לספק דופק חד-זמני (10 עד כמה מיקרו-שני) כדי להפיץ במהירות את ה- 100 כתמים חמים).

ניהול מופרז תחת Repetitive Pulses

גנרטורים הדופק פועלים לעתים קרובות במחזורי חובה של 0.1% ל-5%, אבל הכוח המיידי במהלך הדופק יכול להיות עצום.עבור הדופק חוזר, את הניתוק הממוצע צריך להיות מחושב ותואם ליכולת ההתחממות. גישה נפוצה היא להשתמש בשלב נחושת של מזחלת את חג המולד עם חומרים תרמיים שנקבעו עבור ניתוח הדופק.

דופק יציבות וחזרה

וריאציות הדופק-to-pulse יכול להתעורר מ droop במתח capacitor, שינויים ב- Thyristor Turn-on עיכוב, או סחף טמפרטורה במרכיבים פסיביים. כדי לשמור על יציבות, אספקת החשמל חייבת לטעון מחדש את בנק Capacitor למתח מדויק (למשל, בתוך 0.1%) באמצעות מערכת טעינה מבוקרת, יש צורך ב- jitter (p) נמוך באמצעות רכיבי Cgic) ו-Creliglindemic.

אחריות וקיום חיים

Thyristors בשירות הדופק יכול להיכשל בשל עייפות תרמית מחזורי הרחבה חוזרים, או מהתמוטטות הנגרמת על ידי קרינה קוסמית במתחים חסימת גבוהה.כדי לשפר את האמינות, מעצבים צריכים לבחור את Thyristors מדורגים עבור הדופק עם רשומות מוכחות (למשל, מיצרנים גדולים כמו ABB, IXYS, או Mitsubishi). דרבי מתח על ידי 30%, באמצעות מכשירים מרובים בסדרה עם דינמיקה סטטית והפרעות, כולל מחלות דם קבועות, כולל שיפור חיים.

מגמות מתפתחות וכיוונים עתידיים

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « סיליקון קרבד תהילים

מוליכים למחצה רחבים (SiC) מבטיחים שיפורים נוספים בביצוע הדופק. SiC Thyristors יכולים לחסום מתחים גבוהים יותר (עד 20 kV למכשיר) ולפעול בטמפרטורות צומת מעל 300 מעלות צלזיוס. מהירויות המעבר המהירות שלהם (sub-microII Turn-off) ולהפחית את ההתנגדות של המדינה להפחית את ההפסדים בעוד יקר, SiC Thyris שלך מוערכים עבור סטריאוטיפים הבאים: Fulators כגון מוסדות EMP2.

Solid-State מרקס גנרטורים

החלפת פערים ניצוץ עם האריסטוקרטים בגנרטורים מרקס מאפשרת שיעורי החזרה גבוהים יותר (עד kHz) ותקופות חיים ארוכות יותר.בנקים מרקס המבוססים על Thyristor משתמשים בשלבים מופעלים באופן אינדיבידואלי, אשר טעונים במקביל ומשוחררים בסדרה.טופולוגיה זו מבטלת את הבליקה המכנית והשחיקה של פערים ניצוץ, מה שהופך אותו אטרקטיבי עבור שדה חשמלי מואץ (PEF) עיבוד מזון וטיפול במים.

שילוב עם בקרה דיגיטלית

הגנרטורים המודרניים הדופק יותר ויותר משלבים מיקרו-בקרים או FPGAs עבור עיצוב הדופק אדפטי, אבחון בזמן אמת, ניטור מרחוק. לולאות בקרה דיגיטליות יכולות להתאים את התזמון מעורר ומתח טעינה לפצות על רכיבים או סחף טמפרטורה.קישוריות IoT במערכות תעשייתיות מאפשר תחזוקה חיזוי והתאמה לנתונים.מגמות אלה מניעות מעמד חדש של גנרטורים חכמים המציעים אמינות וביצועים גבוהים יותר.

מסקנה

תכנון גנרטורים הדופק מונחה על ידי Thyristor דורש גישה שיטתית אשר מאזן ביצועים חשמליים, ניהול תרמי ואמינות ארוכת טווח.מעקרונות של התנהגות Thyristor למפרט של רשתות מחשוב הדופק ועיגולים מגן, מהנדסים חייבים לטפל בכל תת-מערכת עם סימולציה זהה ואימות אמפירי. כמו יישומים במדע, בתעשייה, הגנה, ורפואה תמיד גבוהה יותר ויותר, על ידי טכנולוגיות גמישות, ממשיכה לספק את היעילות הדיגיטלית, להמשיך לספק את היעילות הגבוהה ביותר, כדי לשלוט על ידי ניהול יעיל ביותר, לפתח את הטכנולוגיה הגבוהה ביותר, תמיכה בתחום זה, תמיכה אסטרטגית, דורשות, דורשות, תמיכה בתחום זה, קריפטומטית, דורשות, פיתוח יעיל ביותר.