Der Bereich Hochspannungspulstechnik ist aus der Forderung nach tauglichen, maßgefertigten Pulsgeneratoren für Plasmaimmersionsanwendungen entstanden. Dies ist aber nicht der einzige Verwendungszweck geblieben.
Grundsätzlich gibt es eine ganze Reihe von Prinzipien, nach denen man Pulsgeneratoren bauen kann. Je nach Anforderungsprofil können völlig unterschiedliche Ansätze optimal sein.
Die RUP Serie (Rossendorf Universal Pulsgenerator) umfassen Pulsgeneratoren, die mit einem breiten Spektrum an Lastimpedanzen zurechtkommen und deren Pulsparameter wie Frequenz, Pulsbreite und Amplitude in einem sehr weitem Bereich verstellbar sind. Alle Modelle der RUP-Serie liefern annähernd rechteckige Pulse mit frei verstellbarer Pulsbreite.
Das Angebot umfasst:
Die spezifischen technischen Leistungsmerkmale entnehmen Sie bitte den jeweiligen Datenblättern.
Die Hochspannungspulsgeneratoren der Serie RUP3 bestehen aus einem Hochspannungsnetzteil mit daran angeschlossenen Halbleiterschaltmodul. Diese Topologie erlaubt völlig frei wählbare Pulsbreiten und Tastverhältnisse bis 100% (DC-Betrieb). Der Schutz gegen Überstrom und Kurzschlüsse in der Last erfolgt durch Schutzwiderstände. Aus diesem Grund sind die RUP3-Pulsgeneratoren hauptsächlich für hochohmige Lasten bei kleineren bis mittleren Leistungen geeignet. Grundsätzlich sind die Pulsgeneratoren der Reihe RUP3 sehr schnell; besonders bei den Geräten mit einem Ausgangswiderstand von 50-100 Ohm sind Anstiegszeiten von 50 ns typisch.
Der RUP6 besteht, je nach Ausführung, aus vielen in Kaskade geschalteten 1kV-IGBT-Halbbrücken-Pulsmodulen, die parallel geladen und für den Puls in Reihe geschaltet werden. Dadurch wird nur ein 1kV-Primärnetzteil gebraucht. Spannungsversorgung und Modulator sind bei diesem Prinzip untrennbar ineinander integriert. Die Pulsbreite ist in sehr weiten Grenzen frei wählbar und ist nur durch die gespeicherte Energie begrenzt.
Der RUP6 bipolar besteht wie der normale RUP6 aus vielen in Kaskade geschalteten 1kV-Pulsmodulen, die parallel geladen und für den Puls in Reihe geschaltet werden. Nur beinhalten hier die Module nicht nur eine Halbbrücke, sondern eine Vollbrücke und können dadurch in beide Polaritäten in Reihe geschaltet werden. Auch hier wird primär nur ein 1kV-Primärnetzteil gebraucht. Die Pulsbreite ist in sehr weiten Grenzen frei wählbar und nur durch die gespeicherte Energie begrenzt.Typisch für den RUP6 bipolar ist auch die sequentielle Ansteuerung der Module; damit können dann nicht nur Pulsbreite und Frequenz, sondern auch die Anstiegszeit im weiten Bereich eingestellt werden.
Eine typische Anwendung für den RUP6 bipolar sind kapazitive Lasten bzw. Isolationstests für Hochspannung mit entsprechender Frequenz. Die Pulsgeneratoren der Serie RUP6 bipolar können wahlweise positive Pulse, negative Pulse, oder einen negativen Puls unmittelbar folgend auf einen positiven Puls ausgeben.
Die RUP7 Serie beinhaltet Strompulsgeneratoren die für Lastimpedanzen <<50 Ohm bzw. ist vordergründig für Lasten entworfen wurden, bei denen die induktive Komponente dominiert. Die Ausgänge der Geräte sind grundsätzlich potentialfrei und der Strom wird allpolig abgeschalten, so daß die in der Lastinduktivität vorhandene Energie in den Pulsgenerator zurückgespeist wird.
Der Pulsgenerator RUP8 ist ein Hochspannungspulsgenerator, der in der Topologie dem RUP6 ähnelt, allerdings für positive Spannungen ausgelegt ist und mit MOSFETs arbeitet. Mittlere Leistung (<500W) und Pulsstrom (<1A) sind deutlich geringer als beim RUP6, dafür ist das Design ökonomischer und kompakter. Je nach Ausbaustufe werden maximale Ausgangsspannungen von +15 bis +90kV erreicht. Der RUP8 ist vorzugsweise für den Betrieb an hochohmigen Lasten mit geringen Kapazitäten (<350pF) gedacht.
Die Hochspannungspulsgeneratoren der RUP1-2 und RUP4-5 Serie wurden für negative Pulse auf Basis von Elektronenröhren konzipiert. Die Tetrode liegt hier parallel zur Last , wobei das Kathodenpotential nahe Erde ist.
Der Ausgang ist kapazitiv gekoppelt und prinzipiell Potentialfrei. Ein großer Vorteil der Röhrentechnik ist, dass sie inhärent strombegrenzt und unempfindlich gegenüber kurzzeitigen Überlastungen sind. Die Röhrentopologie hat aber auch Nachteile. So sind die Geräte nicht skalierbar, die Auswahl an geeigneten Tetroden war / ist begrenzt.
Beim Betrieb entsteht Röntgenstrahlung, die aufwendig mit Blei abgeschirmt werden muss und darüber hinaus genehmigungspflichtig ist.
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf | TU Berlin | Universität Frankfurt | Gesellschaft für Schwerionenforschung, Darmstadt | Universität Augsburg | Institut für Oberflächenmodifizierung, Leipzig | Forschungszentrum Jülich | Europäische Kommission, Luxemburg | Institute for Reference Materials and Measurements, Geel, Belgien | Joint Research Centre Ispra, Italien | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Brasilien | CNEA, Argentinien | National Accelerator Center, Kapstadt, Südafrika | Samsung, Süd Korea | University Sydney, Australien
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