wie abgebildet, geregelter Hochspannungsgenerator mit stabilisierter Ausgangsspannung bis zu 30Kilovolt.
- Eingangsspannung: 24Vdc (20...30Vdc)
- Ausgangsspannung: 0 bis 30.000Vdc
- Ausgangsstrom: 0 bis 2mA
- Hochgenaue Regelung!
- Geglättete Ausgangsspannung
- Sehr hoher Wirkungsgrad
- Schaltfrequenz: ca. 20KHz
- Maße: ca. 100x160x100mm
- Anschluß über Steckzungen 6,3mm
Es handelt sich hierbei um einen getaktenen Gleichspannungsregler mit entsprechend hohem Wirkungsgrad und sehr hoher Ausgangsspannung. Sowohl Ausgangsspannung als auch -Strom sind stabilisiert und von null bis Maximalwert regelbar!
Die Ausgangsspannung ist reine Gleichspannung ohne Spannungsspikes oder Wechselspannungsanteil. Bei Vollanschlag des Spannungsregelpotis sind am Ausgang exakt 30KV gegeben, keine ungefähre Schätzung anhand von Überschlagslängen mehr nötig!
Die Ausgangsspannung bricht bei Belastung nicht im geringsten ein, sondern wird elektronisch nachgeregelt. Im Gegensatz zu den allermeisten Hochspannungserzeugern wird die Ausgangsspannung hier direkt gemessen, und ist daher äußerst stabil. Die Schaltung ist wie ein Labornetzteil anzusehen, allerdings für hohe Spannungen, und mit bedeutend besserem Wirkungsgrad durch das Schaltreglerprinzip.
Eine einmal eingestellte Spannung behält ihren Wert auch über lange Zeit sehr exakt bei, man kann auch kleinste Strom- oder Spannungswerte zuverlässig bereitstellen!
Zur Technik: dem Schaltregler-IC wird mittels der beiden Potis je eine Sollspannung von 0 bis 5V zugeführt. Der IC vergleicht diese Sollspannungen mit den Istspannungen, die ihm ausgangsspannungsseitig von einen Spannungsteiler, und ausgangsstromseitig über einen Shuntwiderstand zugeführt werden. Die Soll- und Istspannungen werden verglichen, und bei kleinsten Abweichungen (z.B. durch Belastung des Ausgangs) werden dem HV-Trafo stärkere PWM-Signale zugeführt, was die Ausgangsspannung auf dem gewünschten Wert hält. Natürlich haben bei diesem Schaltprinzip auch Eingangsspannungsänderungen keinen Einfluss auf die Ausgangsspannung! Es muss lediglich sichergestellt werden, daß die Eingangsspannung innerhalb der Nenndaten bleibt, und die Quelle einen ausreichenden Strom liefern kann (min. 5A). Für den Fachmann: es handelt sich um einen geregelten Sperrwandler.
Die aufwendige, direkte Messung der Ausgangsspannung bringt noch einen weiteren Vorteil. Man benötigt kein externes Messequipment, sondern kann die Ausgangsspannung (und ggf. natürlich auch den Strom) anhand der Sollspannungen genau errechnen. Denn die Messung von hohen Spannungen ist relativ schwierig, und zuverlässig nur mittels Höchstohmwiderstand und Oszilloskop oder analogem Messgerät möglich. Die hier bereits interne Messung kann also indirekt gleich zur eigenen Messung genutzt werden. Auch ist es einfachst möglich, statt der Potis Sollspannungen von 0-5V einzuspeisen (oder 0-10V über Spannungsteiler). Dies wird interessant, wenn man den HV-Generator in eigene Regelkreise mit einbinden möchte. Die Möglichkeiten sind also nahezu unbegrenzt!
Die Ausgangsspannung ist mit hochkapazitiven Keramikkondensatoren geglättet, um einerseits die saubere Spannungsregelung zu ermöglichen, und andererseits die Schwankungen der Ausgangsspannung auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Kondensatoren können kurzzeitig extrem hohe Ströme im Kiloamperebereich liefern, daher sind Überschläge bei 30KV so laut, daß man schnell Ärger mit der Frau oder dem Nachbarn bekommt...es muss allerdings gesagt werden, daß kurzschlussartige Entladungen bei solchen Spannungen zur Schädigung der Kondensatoren führen. Zumindest kommt es ohne Vorwiderstand nach und nach zur Verringerung der Kapazität, daher wäre ggf. unbedingt ein hochspannungstauglicher Widerstand zwischenzuschalten. Das gezeigte Video dient daher nur zur Verdeutlichung der Leistungsfähigkeit, und wurde selbstverständlich mit einem Testexemplar gemacht, welches nicht zum Verkauf kommt.
Bei maximal 2mA Dauerstrom setzt natürlich die Stromregelung ein, was immerhin bis zu 60W Ausgangsleistung entspricht. Selbstverständlich ist dieser Regler durch die Stromregelung automatisch kurzschluss- und überlastsicher. Lediglich Blitzentladungen bei höheren Spannungen sind im Interesse der Haltbarkeit unbedingt zu vermeiden!
Die Messung des Ausgangsstroms erfolgt über einen Shuntwiderstand. Dieser liegt einseitig an Masse (Eingangsminus). An seinem anderen Pol befindet sich der negative Anschlusspin der Hochspannung. Es bilden sich am Widerstand bei 2mA genau 5V über Masse ab, also die Istspannung für die Stromregelung. Für den Minusanschluss der Hochspannung darf daher ausschließlich der entsprechende Anschluss auf der Platine genutzt werden, es darf darüberhinaus keine externe Verbindung zur Eingangsspannung bestehen, da sonst der Shuntwiderstand überbrückt würde. Die Ausgangsspannung ist nicht potentialfrei, der Fußpunkt des HV-Trafos liegt fest auf Masse. Verbraucher dürfen also nur an die beiden gekennzeichneten Flachsteckanschlüsse (HV+, HV-) angeschlossen werden, und müssen ansonsten isoliert zur Eingangsspannung bleiben!
Wie man sehen kann, hat der Regler genügend Leistungsreserven, ist durch seine sehr saubere Ausgangsspannung natürlich eher für Präzisionsaufgaben gedacht. Vergleichbare Schaltregler sind sehr rar, und kosten ein kleines Vermögen! Vielleicht als Anhaltspunkt: allein der Wert der Keramikkondensatoren übersteigt den halben Artikelpreis!
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Wichtige Sicherheitshinweise:
Beim angebotenen Artikel handelt es sich um eine offene Baugruppe, die für einen gefahrlosen Betrieb den Einbau in ein vollständig geschlossenes, geerdetes Metallgehäuse benötigt!
Zudem sind unter Umständen Maßnahmen zur elektromagnetischen Verträglichkeit vorzunehmen!
Eine eventuelle Inbetriebnahme ist nur mit o.g. Voraussetzungen unter Laborbedingungen zulässig. Der Käufer bestätigt mit seinem Kauf, diese Mindestanforderungen zu erfüllen, und die Baugruppe nicht vor Einhaltung o.g. Kriterien in Betrieb zu nehmen!
Achtung: Hochspannung! Lebensgefahr!
Danger! High voltage!