Búfer de ganancia unitaria de 500 V

Actualmente estoy en el proceso de diseñar un suministro de polarización de alto voltaje para usar con una cámara de ionización. La fuente de voltaje en sí está a cargo, sin embargo, necesito un búfer de unidad para impulsar la protección de la cámara, y también elevarla a 500V. A continuación se muestra un diagrama sencillo.

Sesgo de cable triaxial de cámara de iones

En este diseño mencionan que tiene que ser un amplificador de baja impedancia de entrada que sirva como búfer porque estamos interesados ​​en las señales actuales de la cámara. ¿Cómo elegiría el amplificador correcto para usar en este circuito? He usado amplificadores operacionales para amplificar señales de voltaje muy pequeñas antes, pero nunca señales actuales y especialmente nunca en estos voltajes.

¿Cuál es la impedancia de entrada de una configuración de amplificador operacional inversor? ¿A dónde va la corriente de la fuente en esa topología? ¿De qué otra manera puedes convertir una corriente en voltaje? (V= IR )
¿Por qué no puede simplemente conectar el protector directamente al nodo entre la fuente de voltaje y el sensor de corriente, posiblemente con un filtro de paso bajo RC en el medio? A menos que el voltaje cambie rápidamente, no veo la necesidad de un búfer activo.
@DaveTweed porque eso anularía el propósito de tener un protector, el protector está ahí para detener el pA de fuga entre el medidor de corriente altamente sensible (Im) y tierra que no se debe a eventos de ionización.
@Sam: No te estoy siguiendo. Si el protector se conduce a "V", no hay una vía de fuga desde I_DUT directamente a tierra.
@DaveTweed Muchos medidores de corriente realmente sensibles tienen impedancias realmente altas, por lo que cuando se produce una corriente pequeña, puede resultar en una caída de voltaje bastante grande en el medidor de corriente (algunas sondas de transimpedancia de ionización tienen impedancias de entrada de teraohmios), es la caída en el medidor de corriente que hará que el protector y la línea de 'detección' tengan diferentes voltajes (y por lo tanto algunas fugas y acoplamiento capacitivo) a menos que el protector esté activado activamente (piense en Im como una resistencia Gohm o Tohm).

Respuestas (3)

Esto es bastante simple. Use un suministro aislado para producir (digamos) +/- 15 voltios, y conecte su salida común a su salida HI. Luego use cualquier amplificador operacional que desee (seleccionado para la corriente de salida), alimentado por este voltaje +/- flotante para proporcionar su corriente de protección. Dado que puede encontrar fácilmente fuentes de alimentación de CA/CC con aislamiento de entrada de 2 kV o más (pruebe con Digikey, por ejemplo), esto no debería ser un problema.

EDITAR: si es posible, encuentre un suministro lineal de la vieja escuela. Los suministros modernos tienden a ser conmutadores, y el ruido de conmutación puede, de hecho, ser objetable. Por supuesto, con una cuidadosa atención al diseño, el filtrado y la protección, puede producir resultados muy limpios, pero debe prestar atención.

EDICIÓN ADICIONAL: WRT lo anterior, DEBE usar un suministro dual. No puede usar un solo suministro con una salida de riel a riel: simplemente no van a los rieles con ninguna capacidad actual. Y usar un solo suministro con una tierra virtual para conectarse a HI tampoco es una gran idea, ya que invita a la captación de ruido en la tierra virtual.

Así es como lo he hecho en espectrómetros de masas +1

Si necesita una fuga realmente baja en los rieles, es posible que no pueda usar la configuración de @WhatRough porque el DC-DC tendrá algunas fugas internas.

Puede usar un amplificador operacional de alto voltaje como Apex PA89 , pero requerirá una fuente de alimentación significativamente más alta que la fuente de 500 V, tal vez 550 V para mantener las entradas dentro del rango de modo común.

También son un poco caros (más de $ 500 USD / c/u), por lo que es mejor tener cuidado con el cableado, etc.

Estaba pensando en un suministro de CA/CC, como dije en mi respuesta. Cualquier fuga es entonces a la red eléctrica.
@WhatRoughBeast Suena bien, no estaba seguro de que fuera posible.
Amigo: 3 kV por minuto es un requisito de seguridad estándar para los dispositivos de Clase II. Consulte algunos de digikey.com/products/en/power-supplies-board-mount/…
@WhatRoughBeast Oh, lo sé. No estaba seguro de la fuga en la configuración exacta que estaba usando. ¿Se supone que soy un amperímetro?

A menos que haya entendido mal su diagrama, necesita una impedancia de entrada alta, no una impedancia de entrada baja. De lo contrario, la corriente fluye hacia el búfer e Im ya no es igual a IDUT. También necesita una impedancia de salida baja para impulsar el protector.

Probablemente, será mejor que compre algo de Apex , como el PA94 o el PA95. Hacen amplificadores operacionales con voltajes de riel a riel de hasta 2.5kV y corrientes de hasta 50A (aunque no ambos a la vez).

Estos amplificadores operacionales son caros. Es posible evitar el desembolso de un amplificador operacional de alto voltaje, utilizando transitores y un amplificador operacional de bajo voltaje. Se conoce como "bootstrapping" y probablemente sea mucho más esfuerzo de lo que vale, a menos que esté construyendo cientos o miles de unidades.

Por supuesto, deberá verificar que la compensación de entrada, la impedancia de entrada, la impedancia de salida, etc. sean las adecuadas. No podemos ayudarlo con eso a menos que proporcione algunos números sobre sus requisitos.

La sugerencia de WhatRoughBeast resultaría más económica, pero requeriría un poco más de configuración. Si esto es único, entonces será más rápido comprar el opamp. También sería bastante cauteloso al introducir un suministro de conmutación de CA/CC o CC/CC muy cerca de lo que parece un equipo de medición de precisión; si sigue esa ruta, un convertidor lineal de CA/CC podría ahorrar algo de tiempo. .

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