Générateur d’impulsions haute tension

INTRODUCTION AU GÉNÉRATEUR D’IMPULSIONS HAUTE TENSION

Le générateur d’impulsions haute tension de la marque GBS Elektronik se décline en 3 catégories distinctes :

Famille RUP : il délivre des tensions rectangulaires. Il est modulable et réalisé sur mesure avec vos spécifications. Il se présente sous la forme de châssis en racks standardisés ou bien intégré dans des baies et mini baies 19′. Il convient aux applications de décharges diélectriques, décharges à étincelles, création de plasma, etc.

Famille Minipuls : nous disposons d’une offre de générateurs d’impulsions haute tension sinusoïdales au format OEM (cartes PCB à câbler et à intégrer dans votre dispositif) pour des dispositifs de décharges DBD dans les réacteurs plasma. Les applications sont le traitement de l’eau, la modification de surfaces des matériaux telles que le bois, le traitement de cuves de médicaments, l’aéronautique avec les écoulements fluidiques, etc …

Famille Tpuls3 : notre générateur d’impulsions Tpuls3 génère des impulsions de durées très courtes, énergétiques et éventuellement oscillatoires. Il est utilisé pour les tests d’endurance dans les dispositifs électrotechniques, les tests de stress dans les composants électroniques, etc.

Ces solutions sont offertes en collaboration avec notre partenaire allemand GBS Elektronik.

GENERATEUR D’IMPULSIONS RUP

Generateur à impulsions haute tension | RUP3 | 5 kV à 25 kV | Décharge dielectrique, plasma | GBS Elektronik

GENERATEUR D’IMPULSIONS MINIPULS

Generateur à impulsions haute tension | Miipuls | 6 kV à 30 kV | Décharge de barrière diélectrique, plasma | GBS Elektronik

GENERATEUR D’IMPULSIONS TPULS3

Système à impulsions haute tension Tpuls3 | 1 kV à 15 kV | Charge capacitive et tranformateur HT

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Generateur à impulsions haute tension | cahier des charges | GBS Elektronik

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Generateur à impulsions haute tension | Telechargez nos datasheets | GBS Elektronik

GÉNÉRATEUR D’IMPULSIONS HAUTE TENSION – Pulse Rossendorfer Universal – RUP

Le générateur d’impulsions haute tension « Pulse Rossendorfer Universal » (RUP) du fabricant GBS Elektronik est conçu sur la base de ‘’briques’’ élémentaires qui viennent répondre précisément à votre cahier des charges. Nous assemblons et livrons ces générateurs dans des châssis au format rack 19’’ pour les petites et moyennes puissances, ou dans des baies et mini baies pour de plus fortes puissances.

Notre générateur d’impulsions haute tension est adapté à un large choix de paramètres d’impulsions et d’impédances de charges. Il délivre des impulsions quasi-rectangulaires dont les composantes sont réglables :

  • l’amplitude de tension,
  • la fréquence,
  • la largeur d’impulsion,
  • Le rapport cyclique,
  • etc …

A votre demande, nous intégrons les modifications électroniques pour, par exemple, augmenter un temps de montée de la tension, ou bien limiter la quantité d’énergie libérée lors de la décharge électrique, en limitant le courant crête (intégrale du produit U * I sur le laps de temps de la décharge), etc … Ceci se fait en jouant sur le rapport capacité de filtrage sur l’étage de sortie versus la résistance de protection et de limitation en série avec la sortie haute tension.

Ces générateurs sont utilisés dans les applications :

  • d’immersion plasma,
  • de traitement de surface,
  • de décharge de barrières diélectriques,
  • de génération d’effets couronne,
  • de décharges de gaz avec combustion turbulente …

Décharge luminescente :

Une décharge luminescente est un plasma formé par le passage d’un courant électrique à travers un gaz. Elle est souvent créée en appliquant une tension entre deux électrodes dans un tube de verre contenant un gaz à basse pression. Lorsque la tension dépasse une valeur appelée tension d’amorçage, l’ionisation du gaz s’auto-entretient et le tube brille d’une lumière colorée. La couleur dépend du gaz utilisé.Dans une décharge luminescente, la charge est principalement résistive.

Décharge de barrière diélectrique :

La décharge sur barrière diélectrique (DBD) est la décharge électrique entre deux électrodes séparées par une barrière diélectrique isolante.Dans une décharge sur barrière diélectrique la charge est principalement capacitive et peut affecter le temps de montée de la tension.

Décharge d’arc :

Une décharge d’arc, ou arc électrique, est une rupture électrique d’un gaz qui produit une décharge électrique prolongée. Le courant traversant un milieu normalement non conducteur comme l’air produit un plasma ; le plasma peut produire de la lumière visible. Une décharge d’arc implique un mode de fonctionnement en court-circuit fréquent.

Impulsion haute tension | Generateur RUP3

Signaux de monitoring de la tension et du courant avec la tension maximale. A gauche : sans câble, à droite : avec câble de sortie connecté.

GÉNÉRATEUR D’IMPULSIONS HAUTE TENSION SINUSOÏDALES OEM – MINIPULS

Nous offrons des générateurs d’impulsions haute tension sinusoïdales personnalisés et appelés « Minipuls » pour des applications de décharges de barrières diélectriques (DBD) dans des réacteurs plasma. Tous ces modèles de générateurs sont disponibles en versions OEM et présentent un intérêt auprès de ceux qui souhaitent intégrer cette technologie dans leurs propres dispositifs.

L’ensemble Minipuls est développé pour générer des haute tensions AC sinusoïdales dans une gamme de fréquence de fonctionnement de 5 kHz à 20 kHz, avec des puissances moyennes de l’ordre de 30 W à 700 W, des valeurs de tensions crêtes de 6 kV, 10 kV, 20 kV et 30 kV. Le dispositif se compose d’un convertisseur en pont complet type H, d’un filtre en fréquence et d’un ensemble de transformateurs haute tension implémentés en cascades.

L’étage du pont en H délivre des tensions rectangulaires, ceci présente le principal défaut d’émettre beaucoup d’harmoniques de basses fréquences et de hautes fréquences (selon la décomposition en série de Fourier). Pour éviter ceci, un filtre de structure L-C est placé entre le pont en H et l’étage de transformateur haute tension. Ce filtre va fonctionner en mode résonant à une fréquence dont le pic de résonance sera autour de 10 kHz typique.

Pour un transformateur haute tension et haute fréquence, le nombre de spires dans l’enroulement secondaire est élevé. La modélisation haute fréquence d’un tel transformateur indique que la capacité distribuée Cds et l’inductance distribuée Lds sont plus grandes. Lorsque ces capacités parasites Cds et inductances parasites Lds sont ramenées après conversion au primaire du transformateur, leurs valeurs équivalentes sont plus importantes encore en raison du rapport élevé 1 : n du transformateur haute tension. Ces capacités et inductances influencent très fortement les paramètre du filtre, surtout à haute fréquence. Lorsque ces éléments distribués sont plus grands que les paramètres du filtre, aucun filtre ne peut réaliser la fonction désirée.

La clé de la conception d’un transformateur haute fréquence est de savoir comment diminuer la capacité et l’inductance distribuées.

Le transformateur en anneau a le moins d’inductance de fuite, mais sa structure d’isolation conduit à une tension de sortie plus faible. Des ferrites de types RM10 (Minipuls0.1, 6 kV crête), RM14 (Minipuls2, 10 kV crête), PM62 (Minipuls4, 20 kV crête) ou encore PM74 (Minipuls6, 30 kV) seront mises en œuvre en cascade pour palier à ces circonstances.

Par exemple, dans le cas du Minipuls2 de GBS Elektronik, le rapport de transformation global est modifiable en shuntant les 3 derniers étages de transformateurs. Ainsi les ratios de 1:102, 1:121 et 1:148 peuvent être obtenus. L’inductance de résonance au primaire s’en trouve également modifié avec les valeurs de 81 μH, 100 μH et 121 μH.

La mise en cascade est conçue pour des charges capacitives jusqu’à 300 pF et les charges résistives > 100 kOhms.

Les 2 platines sont alimentées par une alimentation de laboratoire DC. Un signal provenant d’un GBF, ou d’une carte de conversion TTL permet de driver les transistors de puissance à la fréquence souhaitée. Pour le monitoring, il y a un diviseur de haute tension et un moniteur de courant. Un éclateur à la sortie de l’étage haute tension limite la tension AC pour une bonne protection de la charge DBD au niveau du réacteur plasma.

Minipuls à la resonance | 5 kHz à 20 kHz | 20 kV crete | Décharge plasma DBD

Fonctionnement du Minipuls2 à la résonance et proche de la tension maximale 20 kV crête, respectivement 40 kV crête à crête. Vert : Tension de sortie 1:5000, 10 kV / div, Jaune : Tension primaire 50 V / div, Rouge : Courant primaire : 5 A / div. Bleu : Tension de l’impulsion de 200 ns.

Système à impulsion Tpuls3 avec transformateur haute tension pour charge capacitive

Nous proposons notre générateur d’impulsions Tpuls3 de la société GBS Elektronik pour générer des impulsions de durées très courtes, énergétiques et éventuellement oscillatoires. Cela dépend du cahier des charges. Ces générateurs sont utilisés dans des bancs de tests, par exemple pour :

 

  • simuler des décharges électrostatiques ESD dans l’industrie des semi-conducteurs ou
  • pour reproduire des harmoniques et des signaux transitoires afin de tester la qualité de matériaux en surface, comme par exemple des roulements à billes dans l’industrie automobile.

Le générateur d’impulsions Tpuls3 est conçu pour délivrer des impulsions de haute tension courtes mais de fortes puissances vers un primaire de transformateur à anneau de ferrite (type EPCOS par exemple). Ces impulsions peuvent être répétées en fréquence jusqu’à 20 kHz et au delà.

La sortie du transformateur délivre ensuite ces impulsions à une charge capacitive, formant ainsi un circuit RLC. Ces impulsions peuvent être du mono-coup ou bien des ondes à résonance avec décroissance exponentielle. Nous calculons, concevons et livrons le transformateur pour qu’il soit adapté à votre cahier des charges.

Les tensions typiquement atteintes sont de 1 kV à 15 kV, selon le transformateur et la nature de la charge.

Decharge impulsion oscillante | Générateur de pulse rapide | Tpuls3

Fonctionnement avec une charge de ~7 Ohm. Impulsion sinusoïdale avec décroissance exponentielle. Le violet représente le courant (2 A / div), le vert représente la tension au niveau du condensateur (500 V / div).

AMPLIFICATEUR 4-QUADRANTS

Un générateur d’impulsions haute tension standard est insuffisant si des temps de descente rapides sont requis et si la charge est principalement capacitive. Les alimentations DC se déchargent que très lentement par elles-mêmes à cause des étages capacitifs à leurs sorties. Dans ce cas, une conception sous forme de source de courant et de charge de courant est nécessaire. Dans ce mode, le courant peut circuler dans le sens inverse et ainsi réduire le temps de décharge des condensateurs. Un fonctionnement à quatre quadrants est nécessaire.

Notre générateur d’impulsions haute tension 4-Quadrants est une source de courant, classe D en pont complet, à base de transistors IGBT. Ce générateur d’impulsions de GBS Elektronik est dédié aux applications de physique des plasmas.

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