Condensadores de alto voltaje en el espacio

Actualmente estoy diseñando un convertidor CC/CC de alto voltaje, a partir de una nota de aplicación de tecnología lineal . Mi objetivo es polarizar un fotodiodo de avalancha con 200 a 300 V, en un pequeño satélite educativo. Escogí el circuito de la figura 16, en la página para eso.

Mi problema es que no puedo encontrar un capacitor adecuado de 10uF, 400V. Los electrolíticos de aluminio no son buenos para el espacio, las cerámicas apiladas son enormes ( como esta ). Además, me gustaría tener una reducción de potencia adecuada, al menos 500V.

  1. ¿Me perdí alguna opción al elegir un capacitor?
  2. ¿Puedo salirme con valores más pequeños, como 5.2uF?
  3. Puedo poner inductores, hasta 10000uH. ¿Podría agregar un inductor después del puente de diodos y reducir el tamaño del capacitor de manera segura? ¿Será fuerte el impacto en la estabilidad de la retroalimentación?

También estoy interesado en cualquier diseño alternativo para un convertidor de alto voltaje y bajo ruido.

Gracias por tu tiempo.

Entonces, ¿esto es una corriente grande, un gran consumo de batería? ¿Cuál es la corriente de polarización máxima para su PD? Si solo está tratando de generar microamperios, entonces gran parte de la figura 16 está muy por la borda.
La polarización máxima es de 350 V a 75 °C, pero la gestión térmica debería acercarla a 300 V en el peor de los casos. El pico de consumo es de alrededor de 1 mA. El bias debe ser modulado para ajustar la ganancia de los APD, dependiendo de algunos parámetros de posición. Fig16 con 2 mA, bajo ruido y control parece adecuado. El otro candidato, figura 24, también incluye un condensador demasiado grande y apenas reducido.

Respuestas (2)

Si mira en la página 10 (figura 24), están usando un circuito de regulación lineal en la salida para reducir el ruido y la ondulación; es un regulador de seguimiento que puede ser demasiado complejo para sus necesidades, pero debería darle algunas opciones en las que pensar. Otro método es hacer que un circuito de corriente constante lineal alimente un diodo zener de alto voltaje o un valor de resistencia alto conocido para convertirlo nuevamente en un voltaje estable.

Un inductor después del puente de diodos realmente no ayuda: reducirá los voltajes máximos que se necesitan para generar la carga de alto voltaje del capacitor HT primario. Poner un inductor más grande donde está L1 en el circuito al que hizo referencia podría ayudar, pero tenga en cuenta la frecuencia de resonancia propia de los inductores más grandes: ¡podría hacer que el rendimiento sea realmente malo!

Ir a una frecuencia significativamente más alta ayudará; esto también debe considerarse.

Presumiblemente, esta es una aplicación LEO, por lo que la radiación no es tan mala: si tiene que funcionar en el vacío, eso descartaría las tapas electrolíticas normales, como usted dice, que tenderían a ser las más compactas en ese rango.

Es posible que desee considerar tapas de película como la PP MKP1848C61050JK2 de Vishay. No es pequeño con 18 x 28 x 32 mm, pero cumple con las especificaciones, tal vez pueda caber en su espacio (suponiendo algo como un cubesat) y probablemente sea más confiable que las tapas MLCC (al menos esa es mi experiencia).

Sin una ondulación, una regulación y una especificación de corriente máxima, es difícil especular con lo que podría salirse con la suya, pero estaría tentado a mirar un post-filtro multiplicador de capacitancia (quizás con un Zener) con una tapa de filtro sustancialmente más pequeña. Se debe agregar un diodo emisor de base al circuito básico.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El MKP1848C61050JK2 parece una opción válida, pero es alto, mucho más que todos los demás componentes de la placa, el transformador tiene 12 mm. Para las especificaciones, consumirá pocos nA la mayor parte del tiempo, con un pulso de menos de un mA durante menos de un nanosegundo. Me gustaría mantener las mismas prestaciones, 100uV de ruido pico a pico. Con respecto al multiplicador de capacitancia, no estoy seguro de tener el nivel para diseñar uno confiable de alto voltaje. ¿Sería interesante un regulador lineal?
El esquema de la derecha es un regulador lineal con un poco de filtro. El regulador lineal que señaló Andy podría funcionar, pero es posible que tenga un ruido intrínseco demasiado alto. Los multiplicadores de capacitancia son buenos para reducir el ruido de alta frecuencia a expensas de un poco de descuido de CC. Más aquí: wwwuser.gwdg.de/~uboehm/images/ch14.pdf
¡Gracias! Después de leer más al respecto, parece que todavía necesito una tapa más pequeña de todos modos. Como solo estoy usando la mitad de la corriente máxima (e incluso esto saturaría el sensor), voy a hacer una placa para probar diferentes valores de condensadores y tal vez frecuencias más altas antes de buscar una solución más compleja.
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