Convertidor de 3V a 500V CC

Estoy haciendo un convertidor de CC de 3 V a 500 V para una aplicación de tubo GM (Geiger-Müller). Básicamente, el tubo necesita ver 500 V a través de él. Leí este hilo relevante aquí: convertidor de CC de 5 V a 160 V y tengo un par de consultas:

  1. ¿Sería adecuado el circuito LT1073 para esta aplicación? ¿Cuál sería el voltaje máximo que sentiría el LT1073 en el pin SW1? SW1 pin MAX se menciona como 50V. ¿Es esto independiente de la tensión de alimentación?
  2. Supongamos que uso el MC34063 común de bajo costo , ¿sería 3V el mínimo absoluto al que podría bajar? Supongamos que uso una topología flyback en lugar de un convertidor elevador, ¿podría usar el interruptor interno del MC34063 en lugar de un interruptor externo adicional? Supongo que el interruptor externo se necesita más para el HV que para la corriente consumida.
Entonces, ¿cuánta corriente necesita a 500 V y durante cuánto tiempo?
Ídem en el comentario anterior. Se debe especificar el requisito de corriente y la frecuencia o característica de carga. Intente explorar aquí también: ti.com/ww/en/analog/webench/power.shtml
Hola, acabo de notar esto ahora. Por lo general, miraba al final de esta página :-). La corriente necesaria es de aproximadamente 120 uA. Básicamente, el tubo conduce cuando se irradia. El máximo de veces que esto puede suceder es de 5000 pulsos por segundo.
En referencia al circuito anterior de TechLib, ¿cuánto V voy a leer en el terminal de salida usando un multímetro común o una sonda de osciloscopio? Estoy tratando de replicar este circuito, pero obtengo una salida de aproximadamente 70 V con una entrada de 9 V. En cuanto al transformador, puedo ver picos que alcanzan los 400V (14us de duración) con 4ms entre picos. (250Hz creo). Gracias. Lo siento, no puedo publicar un comentario sobre esa respuesta en particular.

Respuestas (5)

Hacer que un suministro de 500 V sea capaz de unos pocos uA es bastante trivial:

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De TechLib.com

El transformador puede ser cualquier transformador de aislamiento genérico 1:1, los transformadores de aislamiento para teléfono que puedes comprar en radioshack funcionan bastante bien.

Sin embargo, esta fuente de alimentación no es capaz de suministrar energía real. Funciona muy bien para un contador geiger, pero si tiene una carga más pequeña, entonces ~ 50 METRO Ω , comenzarás a sobrecargarlo.

Una recomendación conservadora típica para los convertidores elevadores es no aumentar más de un factor de 6 (seis) en una sola etapa. Es más difícil hacer que el ciclo de retroalimentación sea estable con factores de impulso más altos. Pasar de 3V a 500V es mucho más que 6x.

La topología flyback podría funcionar. Acabo de hacer un diseño, que tenía un flyback de 12V a 150V 20W. Aquí hay un artículo de EDN que describe un suministro de alta tensión: El suministro de energía de 1 kV produce un arco continuo (2004). Tiene un flyback seguido de un multiplicador de bomba de carga de diodo/capacitor. LTC1871 se usa en el artículo, pero otros controladores PWM diseñados para MOSFET de lado bajo (boost, flyback, sepic) también pueden hacer este trabajo.

Una tercera posibilidad es un convertidor push-pull.

Si desea comprar un módulo de fuente de alimentación HV, puede ir a un lugar como EMCO .

Leí este hilo relevante aquí: convertidor de CC de 5 V a 160 V y tengo un par de consultas:

  1. ¿Sería adecuado el circuito LT1073 para esta aplicación? ¿Cuál sería el voltaje máximo que sentiría el LT1073 en el pin SW1? SW1 pin MAX se menciona como 50V. ¿Es esto independiente de la tensión de alimentación?

[NA: Creo que esta pregunta está en el contexto de la figura D1 en la página 93 de la nota 47 de la aplicación de Linear Tech , que fue sugerida originalmente por Zebonaut en un hilo de 5 V a 160 V CC ].

El circuito en la nota de la aplicación es una combinación de un refuerzo y un duplicador de voltaje de la bomba de carga de diodo/capacitor . La salida de la etapa de refuerzo es la mitad del total (más o menos unas pocas caídas de diodo de 0,7 V). Ambas etapas están controladas por un solo lazo de control externo. En la figura original, la salida combinada es de 90 V, por lo que la salida de la etapa de refuerzo es de alrededor de 45 V. SW1 ve el voltaje dentro de su clasificación.

La publicación de Zebonauts sugería cambiar las resistencias de retroalimentación para que la salida combinada sea de 160V. En ese caso SW1 vería 80V.
+1 al OP por notar el límite de voltaje en SW1.

Otra forma de aumentar el voltaje de salida del circuito LT1073 mencionado anteriormente es agregar más etapas multiplicadoras de voltaje. Cada etapa puede agregar hasta 50V el voltaje de salida (igual al voltaje de salida de la etapa de refuerzo).

Un circuito para proporcionar una salida de 500 Vol desde unos pocos voltios de CC generalmente usará un transformador de salida. Podría lograr esto con un convertidor elevador de una sola etapa, pero lidiar con la capacitancia parásita (que tiende a limitar el voltaje máximo alcanzado) se vuelve difícil y si las cosas se agrupan y los 500 V ingresan al circuito de entrada, se agruparán de hecho.

La fuente de alimentación del tubo Nixie de salida <= 220 V CC a la que me referí en mi respuesta a la 'pregunta de 160 V' ES capaz de extenderse a 500 V, PERO ya dependía del diseño y el autor recomendó seguir su diseño y PCB. extenderlo a 500 V sería sustancialmente más difícil ya que el almacenamiento de energía en los condensadores aumenta a medida que V ^ 2, por lo que (500/200) ^ 2 = ~ el diseño 6: 1 se vuelve mucho más crítico.

Agregar un devanado secundario como en el convertidor EDN de 1 kV {consulte el artículo adjunto aquí } o con un MC34063 usando, por ejemplo , la figura 25, página 17 en la hoja de datos

A continuación se muestra una versión algo modificada "solo indicativa" del suministro EDN de 1 kV para mostrar algo que funcionaría. Consulte el artículo anterior para obtener más información. Eliminé el FET de protección de corriente de salida (y dejé los componentes no utilizados en su lugar) y eliminé el triplicador de voltaje.

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Voltaje de arranque MC34063.

Tu preguntaste

Supongamos que uso el MC34063 común de bajo costo, ¿sería 3V el mínimo absoluto al que podría bajar?

La tabla 8 de la página 7 de la hoja de datos indica que el voltaje de arranque mínimo es de 2,1 voltios **típico* con MC34063A y 1,5 V típico con MC34063E.
Esto está limitado por el voltaje de la estrella del oscilador y le gustaría ver los problemas de la unidad de salida, etc. Si realmente quisiera el Vin mínimo posible con un MC34063, podría proporcionar un suministro local impulsado por su propia salida una vez que comenzó a funcionar. Probablemente podría ejecutar un circuito de este tipo desde dos celdas (NimH o Alkaline o ...) con el debido cuidado en el diseño.

Gracias por eso. En realidad, estaría usando un paquete de celdas AAA de 3x1,5 V. Hay un uC y una pantalla LCD alfanumérica retroiluminada alimentada por un convertidor elevador LM3578-5V. Solo estoy tratando de sacar el último culombio de las baterías. ¿Alguna recomendación de componentes genéricos para el transistor PNP y el MOSFET?
¿Obtendría el FET suficientes Vgs a 3V, especialmente porque el diodo cae otros 0.7V? ¿Tal vez sería mejor omitir el PNP y conducir la puerta directamente por el MC34063? No pude entender la necesidad del PNP, ¿es para descargar el voltaje de la puerta FET? tia!!
@EmbSysDev: la unidad MOSFET será suficiente para un MOSFET elegido para adaptarse al diseño :-). Buscaría un MOSFET Vgth muy bajo, aproximadamente 1V, por lo que el voltaje de trabajo real de aproximadamente 2V es suficiente. Utilizo el excelente CES2310 de CETSEMI taiwanés para este tipo de cct, pero es difícil de conseguir en Occidente (un proveedor de Nueva Zelanda importa algunos). Hay otras alternativas disponibles. PERO es por eso que dije que podría proporcionar un suministro local para el MC34063, etc., de modo que funcione con 12 V autosuministrados una vez que comience. PERO un buen MOSFET es suficiente. El PNP es un seguidor de emisor desplegable para proporcionar un buen impulso de apagado para ...
McMahon Estaba tratando de obtener CES2310, pero parece que no admiten cantidades de muestreo incluso si se compran. Me preguntaba si es factible conectar BSS138 en paralelo (Vgs 1.5V, Vds 20V, 200mA) y obtener la capacidad actual requerida.
@RussellMcMahon, ¿cómo hacer que MC34063A funcione con un voltaje de entrada de 2,1 V? El uso de voltaje de entrada y salida de diodo-OR a Vcc no funcionará, ya que habrá una caída de voltaje. Estoy tratando de hacer un convertidor elevador de Ni-MH de 2 celdas a 5V, 100mA con él.
@abdullahkahraman: hay mejores circuitos integrados de 2 V a 5 V PERO: (1) Puede hacer cosas inteligentes como tener una fuente de alimentación de diodo o una fuente de alimentación PERO tener una resistencia en el diodo de alimentación de la batería para que cargue la tapa Vin a través del resiostor para que la tapa esté llena Vin y ENTONCES inicias el IC. Tiene que autoalimentarse antes de que la tapa Vin pierda voltaje. PERO no se necesita inteligencia si 1.5V IC usd. Vin es 2.1V, dices. Un diodo Schottky de 1A a baja corriente (digamos menos de 10 mA) caerá 0.2V, tal vez 0.3V. Cargue la tapa a través del diodo y luego inicie el IC. (3) Use un MOSFET para proporcionar alimentación Vin completa a IC para comenzar.
@RussellMcMahon Realmente no entendí cómo configurar esto. ¿Un diodo con una resistencia paralela que está conectada a Vcc o Vin? ¿Dónde puedes dar un esquema simple?
Vcc se alimenta de diodos tanto de Vbattery como de Vout de alguna manera. Probablemente una salida secundaria de bajo voltaje. Vcc tiene un capacitor a tierra. También se conecta una resistencia de Vbattery a Vcc. Esto proporciona una fuga alrededor del diodo Vbata a Vcc y cargará la tapa a Vbat a través de la resistencia. Una vez que el cpacitir está completamente cargado, el oscilador se inicia y se alimenta desde el inicio superior de Vcap durante el tiempo suficiente.

No he hecho uno con ese tipo de impulso, pero he visto diseños de convertidores de 5 V a 400 V que utilizan varias etapas de arquitectura DCDC de tipo impulso.
Entiendo que hay que tener mucho cuidado con los armónicos de la frecuencia de conmutación de cada etapa que afectan a la siguiente. Sincronizar las etapas ayuda.
Tiene la ventaja de que el tubo GM toma muy poca corriente (de 10 a 100 de uA pico) a un alto voltaje, por lo que un multiplicador de voltaje tipo escalera que cuelga del extremo de un flyback podría ser una mejor opción.

El LT1073 es un convertidor de oscilador controlado. El MC34063 es un convertidor de período constante. Ninguno de estos enfoques genera un alto voltaje rápidamente. El ciclo de trabajo cambia drásticamente durante la rampa de 0 a 500 V. Un cargador de flash fotográfico, como

http://www.digikey.ca/product-detail/en/TPS65563ARGTR/296-23687-1-ND/1927748

acomoda mejor el amplio rango de voltaje. Entrega una energía constante por ciclo en el menor tiempo posible, al detectar cuando se ha entregado la energía. El funcionamiento discontinuo también alivia las tensiones de los componentes.

Flyback funciona bien con estos altos voltajes. Impulso no lo hace. Además, el magnetismo deberá ser tolerante con los voltajes.

Considere la seguridad en este diseño. ¿Qué sucede con la carga almacenada en la salida cuando se quita la energía? ¿Qué protección se utiliza para evitar el contacto del usuario con los nodos de alta tensión?

El voltaje se utiliza para cargar una "pequeña tapa" ca. 0.1uF. Todo el instrumento está en una caja de plástico, de modo que ningún usuario pueda tocar el HV.
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