Diseño de una onda cuadrada bidireccional de alto voltaje

Quiero crear una señal para enviar a través de un electrodo que está diseñando mi grupo de diseño senior. La señal está muy bien definida porque nuestro electrodo va a ser compatible con una máquina muy específica que sirve como generador de formas de onda a las que no tenemos acceso. El electrodo debe entregar 800 mA independientemente de la impedancia del sistema, que será del orden de 220 ohmios, lo que elevará el voltaje a alrededor de 180 V. Desafortunadamente, nuestros generadores de forma de onda solo alcanzan los 10 V. Aquí está la descripción de forma de onda (onda cuadrada bidireccional):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estas son algunas de mis ideas:

1) Transformar una onda sinusoidal de 120V de la pared a 180V. Luego use un amplificador operacional para cuantificarlo en una onda cuadrada. Luego use un interruptor controlado por temporizador digital para recortar el ciclo de trabajo.

2) Cree una onda cuadrada bidireccional en LabVIEW al voltaje máximo (10 V), luego use un convertidor de refuerzo analógico para aumentar la señal a 180 V. Entiendo que el convertidor elevador se usa para señales de CC, por lo que quizás después de aumentar la señal, podríamos enviarla a través de un capacitor y un divisor de voltaje para convertirla en CA.

No he tomado ninguna clase de electrónica de potencia o lógica digital, así que avíseme si estoy haciendo esto de la manera correcta. Además, me encantaría una solución exacta en lugar de una general como "hacer un convertidor boost" porque no conozco los detalles de dispositivos como ese :)

Tu frase sobre convertir a AC me preocupa. O lo expresaste mal, o definitivamente no deberías jugar con 180Vpp.
Sí, podría haberlo expresado mal porque realmente no sé qué califica técnicamente como AC. Pero sí, necesitamos ese alto voltaje, y nos aseguraremos de obtener mucha supervisión cuando realicemos nuestras pruebas. La aplicación es neuromodulación, por lo que los 800 mA son necesarios y fijos
Transformador elevador 1 : 20 12 V : 240 V y necesitará 20 x 0,8 A = 16 A a 12 V de pico. La corriente promedio a 20 Hz es de 16 A x 0,6 ms/50 ms sobre 200 mA. Tenga cuidado con la inducción de fugas y la respuesta de alta frecuencia del transformador. Eso sí, con ese ciclo de trabajo no necesita tanto metal en el núcleo.
Tiene dos preguntas aquí, que están bastante separadas. (1) ¿Cómo generar rieles de suministro de 180V? (2) ¿Cómo crear un generador de pulsos de corriente constante de alto voltaje? (crédito adicional) ¿Cómo mantener a todos ilesos en el proceso?
neuromodulación... ¿es eso algún tipo de código para "Silla Eléctrica"?
@Trevor, creo que es una coincidencia más cercana para la modulación neuronal
En realidad, esto suena muy similar a los requisitos eléctricos para conducir una máquina de imágenes por ultrasonido. ¿Ha mirado chips controladores de puente H de alto voltaje para ultrasonido? No recuerdo el número de pieza de inmediato, pero suena similar a un kit de evaluación que diseñé hace años para Maxim Integrated. MAX4490 tal vez?
@MarkU Sí, este wavewofrm es algo similar a un generador de pulsos TX de 3 niveles para ultrasonido. Sin embargo, no hay generadores de pulsos de ultrasonido integrados que puedan funcionar con voltajes tan altos como ±180V. Pero esto se puede abordar con controladores de puerta y FET más discretos, lo que no sería demasiado incómodo para un solo canal. (Por cierto, MAX4490 es una confusión de OpAmp. P/n).
@NickAlexeev, eso suena genial. ¿Podría hacer un puente H como este enlace con Vbat como 180? Si es así, ¿cómo puedo obtener ese voltaje? ¿Un regulador de impulso? ¿Cómo sugieres diseñar eso?
@BailyH para diseñar esto, la impedancia de la fuente debe definirse para cada estado +,0,-. Hay una gran diferencia entre 0 ohmios a 0 V y circuito abierto cuando se trata de impedancias de carga desconocidas, en particular, cargas reactivas, y para +/- V es necesario controlar las pérdidas de conducción.

Respuestas (1)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Una idea del circuito.

  1. use un transformador de separación para aumentar el voltaje.
  2. Utilice un puente H MOSFET con un circuito de accionamiento de compuerta HV adecuado.
  3. Use una medición de retroalimentación actual para determinar la corriente de carga
  4. Use una MCU que controle el puente en modo PWM a alta frecuencia de conmutación, como un helicóptero. Depende del tipo de carga, cómo mantener el punto de ajuste actual.
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