Spezielle Pulsgeneratoren

Die hier aufgelisteten Pulsgeneratoren wurden für teils sehr unterschiedliche Spezialanwendungen entwickelt: Barriereentladung, Magnetronsputtern, Betrieb von Mikrowellenpulsmagnetronröhren, Entkeimung von Flüssigkeiten, Spezielle elektrostatische Anwendungen, Triggern und Zünden, Trafobasierte Pulsgeneratoren.

Selbstverständlich können die jeweiligen Pulsgeneratoren auch für andere Anwendungen verwendet werden.

Barriereentladung

Die Barriereentladung oder dielektrisch behinderte Entladung ist eine Gasentladung, bei der sich zwischen den Elektroden mindestens ein Isolator befindet und die deshalb nur bei Wechselspannung auftreten kann. Anwendungen finden sich in der Chemie, zur Erzeugung von UV-Licht, in der Aerodynamik, aber auch unerwünschte Effekte lassen sich untersuchen, z.B. die langsame Zerstörung von Isolationsmaterialien durch Wechselspannungsbeanspruchung.

Minipuls

Serie von Generatoren, die für die effiziente Erzeugung von hoher Spannung bei gleichzeitig hoher Frequenz entwickelt wurde.

Mittels kaskadierter Transformatoren wird aus einer primären Rechteck-Kleinspannung mit Frequenzen im Bereich 5-20 kHz hohe Spannungen erzeugt. Die Frequenz wird für den Betrieb nahe der Resonanz mit der Last abgestimmt. Sowohl intermittierender Betrieb als auch cw-Betrieb ist möglich, die erzielbaren mittleren Leistungen liegen je nach Ausführung zwischen 30 und 600 W. Die einzelnen Versionen unterscheiden sich hauptsächlich durch die verwendeten Trafokerngrößen und die damit verbundene maximale Blindleistung.

Geliefert werden OEM-Leiterplatten. Zur Versorgung braucht es für die meisten Versionen noch ein entsprechend dimensioniertes Kleinspannungs-Labornetzteil und in einigen Fällen noch einen Ansteuer-Signalgenerator.
Die typische Nennlast für einen Minipuls sind 100 pF, was etwa 1m Koaxialkabel entspricht. Aus diesem Grund gibt es die Minipulse nur als Leiterplatten-OEM-Version, da ein Gehäuse mit Ausgangskabel schon die Nennlast übersteigen würde. Typischerweise sollte die Trafokaskade deshalb direkt neben die Last eingebaut werden.

  • Minipuls 6: Liefert bis zu 60kVss im Bereich 5-20 kHz an 100pF Last, mittlere Leistung bis zu 600 W Datenblatt Minipuls6
  • Minipuls 2.2: Erweiterung von Minipuls 2.1 durch Möglichkeit zur Separatversorgung des Leistungsteils und zusätzlicher Frequenzsteuereingang. Datenblatt Minipuls2
  • Minipuls 4: Bis zu 40 kVss, 300 W Datenblatt Minipuls4
  • Minipuls 0.1: Gewichtsoptimierte und für mobile Anwendungen miniarurisierte Minipuls-Version mit Spannung bis zu 12kVss und 30W mittlerer Leistung. Weiterentwicklung des Minipuls 0, aber weiter miniaturisierte Ansteuerplatine (SMD), Temperatursensor und zusätzlichen externen Steuerungsmöglichkeiten. Datenblatt Minipuls0.1
  • Minipuls 7: Spezialversion. Liefert bis zu 84 kVss an 100pF im Frequenzbereich 0.5-5 kHz, Leistung vergleichbar Minipuls 6 bis ca. 600W.
  • MultiphasBatt: Batteriebetriebenene Version des Minipuls 1 mit 4 synchrone Ausgängen mit phasenverschobenen Ausgängen, liefert bis zu 10 kV mit Frequenzen im Bereich 5-20 kHz. Für Plasma-aerodynamische Experimente entwickelt. Datenblatt MultiphasBatt
  • 8phaspuls Liefert bis zu 10kVss im Bereich 5-50 kHz mit insgesamt bis zu 300W Leistung Datenblatt 8phas

Nanopuls

Pulsgeneratoren, die Nadelimpulse mit extrem schnellen (wenige Nanosekunden) Anstiegszeiten liefern.

  • NPG-18/3500: Weiterentwicklung des NPG15/2000; etwas höhere Leistung und Frequenz; größerer Einstellbereich für Amplitude und Frequenz incl. Einzelpulse, verbesserte Stabilität, BNC für externe Ansteuerung. Datenblatt NPG-18/3500 (englisch)

Magnetronsputtern

Magnetronsputtern ist ein Oberflächenbeschichtungsverfahren, bei der das Schichtmaterial durch eine magnetfeldunterstützte Glimmentladung vom "Target" abgetragen wird (Kathodenzerstäubung) und sich dann auf dem Werkstück (Substrat) niederschlägt.

Die Geräte der Serie RUPmag /2 /3 /4 sind variabel konfigurierbar, sie wurden hauptsächlich für den Forschungsbereich entwickelt.

  • RUPmag Datenblatt
    RUPmag ist eine handliche Lösung für das Magnetronsputtern. Er liefert Frequenzen bis 20 kHz, Spannungen bis 800 V und Leistungen bis 1kW.
  • RUPmag2 Datenblatt
    Zweifach-Netzteil für gepulstes Magnetronsputtern bei kleinen Leistungen (2*100 W) aber hohen Frequenzen (bis zu 200 kHz).
  • RUPmag3 Datenblatt
    Vielseitig verwendbares Gerät für Magnetron-Sputtering-Anwendungen mit zwei unipolaren oder alternativ dazu einem bipolaren Ausgang. (1 kV, 2 kW, 20 kHz)
  • RUPmag 4 Datenblatt
    RUPmag 4 liefert Frequenzen bis 20 kHz, Spannungen bis 1000V und eine Leistung von bis zu 3 kW für 2 Kanäle zusammen.

Auch der RUP6 (z.B. RUP6-3x2) kann für Magnetronsputtern genutzt werden. Für Hochratemagnetronsputtern (HiPIMS oder HPPMS) sind der RUP7 bzw. RUP7-3 empfehlenswert.


Betrieb von Mikrowellenpulsmagnetronröhren

Mikrowellenmagnetrons sind Röhren, mit denen sich preiswert Hochfrequenz hoher Leistung im GHz-Bereich erzeugen läßt. Es gibt Anwenungen in der Küche, beim Radar, aber auch zu diversen Zwecken in der Forschung.

  • Magnetronpuls Datenblatt
    Erlaubt die gepulste und stromgeregelte Hochspannungsversorgung für ein Mikrowellenmagnetron (2.5GHz).
  • Magnetronpuls 4 Datenblatt
    Liefert sehr kurze (100ns) und leistungsintensive Pulse für Magnetrons, wie sie bei Radaranwendungen genutzt werden. Spannungen bis 20 kV sind einstellbar.

Entkeimung von Flüssigkeiten

Hochspannung in Wasser bzw. wässrigen Flüssigkeiten hat durchaus interessante biologische Effekte und Anwendungen. Einmal tötet es Keime ab und kann daher zur Sterilisierung von Trinkwasser verwendet werden, andererseits kann der Effekt der Zerstörung von Zellmembranen auch in der Lebensmitteltechnik, z.B. zur Behandlung von Fruchtsäften genutzt werden. Für diese Anwendung werden hauptsächlich kurze Pulse mit sehr hoher Leistung, aber eher niedriger Frequenz gebraucht.

  • Hydropuls 2 Datenblatt (englisch)
    Liefert extrem leistungsstarke Pulse (bis 25 kV, 500 A, 200 nF Pulskondensator) bei bis zu 100 Hz, 8kW mittlerer Leistung für Anwendungen wie das Sterilisieren von Flüssigkeiten etc.
  • SCR-Puls 30-1500J Datenblatt
    Noch etwaspulsleistungsstärker als Hydropuls2 (30kV max, 2.5 kA max, 220 nF Pulskondensator) aber mit kleinerer mittlerer Leistung (15 Hz, 1.5 kW) und kompakter.
  • Hydropuls Mini Datenblatt (englisch)
    Für kleinere Spannungen und höhere Lastimpedanzen (2.5kV, 10A max., 700W mittlere Leistung), dafür aber große Speicherkapazität (250µF) für Pulse mit hoher Energie und variabler Pulsbreite; Tastverhältnis je nach Last bis zu 100%.

--> Je nach Lastimpedanz können auch Pulsgeneratoren der Serie RUP6 und RUP7 für diese Anwendung geeignet sein. Bei extrem hohen Strömen kommen auch Pulsgeneratoren auf Funkenstreckenbasis in Betracht.


Spezielle elektrostatische Anwendungen

Hier handelt es sich um eine Reihe von Sonderentwicklungen, hauptsächlich für Teilchenbeschleuniger und Ionenquellen, mit meist sehr spezielle Funktionen für kleine elektrostatische Lasten, als Gerät, aber auch als OEM-Leiterplatte. Für elektrostatische Anwendungen generell sind aber auch die Pulsgeneratoren der Serie RUP3 gut geeignet.

  • Datenblatt (englisch) Spezialpuls-9-12
    Der Pulsgenerator Spezialpuls-9-12 liefert eine Ausgangsspannung von bis zu -12 kV, wobei 25 % der Ausgangsspannung gepulst sind. Geeignet für elektrostatische Anwendungen.
  • Datenblatt Spezialpuls10x3
    Der Pulsgenerator Spezialpuls 10x3 ist ein Dreifachumschalter für statische Hochspannung. Er wird mit einem TTL-Signal angesteuert und ist für Anwendung in der Ionenoptik gedacht. Die Schaltflanken sind hier vorsätzlich langsam gestaltet.
  • Datenblatt Spezialpuls25x3
    Ähnlich Spezialpuls10x3, nur höhere Spannung und schnellere Schaltflanken. Da die interne Pufferkapazität bewußt kleingehalten ist, gibt es eine Extralogik, die die Spannung bei „Puls aus“ etwas höher einjustiert, um den Spannungseinbruch beim Zuschalten der Lastkapazität zu kompensieren.
  • Datenblatt 5nspuls
    Der 5nsPuls wurde entwickelt, um bei bei einem ionenoptischen System auf eine DC-Spannung bis 10 kV einen Puls mit einer Dauer von 5-20ns und einer Amplitude von –200...-300V zu überlagern.
  • Datenblatt Spezial20-1
    Der Pulsgenerator spezial 20-1 sitzt isoliert auf einer Spannung bis 20kV, und lierfert nach einem Triggersignal einen arbiträr gestaltbaren Spannungsabfall von bis zu -1kV vom Referenzpotential. Die Anwendung ist die kontrollierte Extraktion von hochgeladenen Ionen aus einer Ionenquelle.
  • Datenblatt Spezial20-04
    Der Pulsgenerator Spezialpuls 20-04 ist ein arbiträrer Signalgenerator, der isoliert auf einer Spannung bis 20kV aufsitzt, und nach einem Triggersignal ein arbiträr gestaltbares Signal im Bereich 0 bis -400V vom Referenzpotential erzeugt. Der Spannungverlauf ist in Zeitschritten von 100ns programmierbar.
  • Datenblatt spezial 5-05
    Der Pulsgenerator Spezialpuls 5-05 ist ein kleiner Pulsgenerator zum Testen von kapazitiven Lasten (Keramikproben) bis 1nF. Einer steuerbaren Spannung von 0-5kV wird eine ebenfalls steuerbare Pulsspannung von 0-500V überlagert.

Triggern und Zünden

Hier findet sich eine Reihe von Pulsgeneratoren, die Pulse mit recht hoher Leistung, aber niedriger Frequenz (~1 Hz) liefern und deren Anwendung das Zünden von Ignitrons, Blitzlampen oder Funkenstrecken ist. Hier kommt es meist auf möglichst hohe Pulsleistung, aber selten auf die exakte Pulsform an.

Ignitronpuls

Geräte für die Ansteuerung von Ignitrons oder für andere Anwendungen, bei denen stromstarke Pulse mit niedriger Wiederholrate gebraucht werden. Ströme bis 900A bei Spannungen bis 2kV können bei Pulslängen von einigen Mikrosekunden geliefert werden.


Zündpuls

Die OEM-Platinen Zündpuls 1-4 sind für die Vorwärtsansteuerung von Autozündspulen gedacht und so gestaltet, daß man damit das maximal Mögliche an Spannungshub aus einer Zündspule herausholen kann.

  • Zündpuls 1 Prototyp, funktionsgleich Zündpuls 2
  • Zündpuls 2 Bipolarer, justierbarer Puls mit einer Spannung bis 200V und einem Strom bis 10A
    Datenblatt Zündpuls 2
  • Zündpuls 3 Wie Zündpuls 2, aber leistungsverstärkt mit Strömen bis zu 75A; zur Ansteuerung von bis zu 5 Zündspulen parallel
  • Zündpuls 4 Wie Zündpuls 3, liefert aber einen ganzen Rechteckburst mit bis zu 12 Zyklen; liefert beim Betrieb in Resonanz noch höhere Spannung und bessere Zündergebnisse
    Datenblatt Zündpuls 4
  • Zündpuls 5 Liefert Burstpulsfolgen wie Zündpuls 4, aber mit höherer Frequenz und viel höherer Leistung (1000V, 300A max.). Gehaustes Gerät, Spezialtrafo für die Leistungsumsetzung notwendig
    Datenblatt Zündpuls 5

Trafobasierte Pulsgeneratoren

Ecopuls

Wurde als weniger leistungsstarke, dafür jedoch preisgünstigere Lösung für Plasmaimmersionsanwendungen entwickelt.

  • Ecopuls1, -2 Obsolet, Pulsgeneratoren auf Basis eines großen Ferritkerntrafos mit IGBT-Ansteuerung, nur 2 Spannungsstufen
  • Ecopuls3 Obsolet, wie Ecopuls2, aber Thyristoransteuerung und frei verstellbare Primärspannung
  • Ecopuls4 Trafokaskadenbasierter Pulsgenerator mit IGBT-Brückenansteuerung, bis -10kV 10A nomial, Leerlauf bis 20kV.
    Datenblatt Ecopuls4
  • Pruefpuls2 Trafokaskadenbasierter Pulsgenerator mit IGBT-Brückenansteuerung, bis 45kVss bei 1nF Last. Primärspitzenblindleistung bis 200kVA, Wirkleistung bis 1.3kW. Gedacht für Isolationstests an kapazitiven Lasten.
    Datenblatt Pruefpuls2

Referenzen der GBS Elektronik GmbH

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