EMP使用贴片电容阵列的构想

EMP使用的脉冲电容需要高的储能,低的ESL和ESR,这种电容很难找到而且价格不菲(可以在x宝搜碎石机电容,然后按销量排序)。

即使有,它的ESL也并不理想,差不多在20nH以上。

相比之下,MLCC电容的参数就要好多了,ESR都是毫欧级别,ESL只有几个nH。但是MLCC的脉冲电流能力很差,试过一个500V0.1u的MLCC电容

充满电后短路,结果电流过大,放电一次就失效了,内部短路。

如果将多个小容量的MLCC电容并联组成阵列,单个电容的电流减小,同时ESR和ESL的参数更加理想。



试了一下将8*11个4.7nF 1000V NP0 电容并联,组成MLCC电容阵列。垂直排列,上下用铜片焊起来。如图:


mlccarray.jpg

实测容量0.4uF,自谐振频率20MHz,也就是说ESL在0.2nH以下。

剪了一条9mm宽的图片,弯成单匝直径45mm的空心电感与之串联,然后串联一个1000V的放电管,

再找一个电路给它充电,这样就组成一个所谓的EMP发生器。

IMG_20190408_192039.jpg

 实际效果如视频所示:https://www.bilibili.com/video/av48716363/

单次放电的能量只有0.2j,距离比以前照着做的“大功率射频发射器”明显远了,而且

以前试验的效果是换台,这个是直接关机。

缺点也是储能太少了,如果做100个阵列,再组成10并10串,不知道会是什么效果。

来自:激光与微波 / 电磁脉冲EMP
 
2
2019-4-8 21:24:14
fleefly(作者)
3楼

视频来了

 

触发是直接用气体放电管,电压超过1kv击穿。导通电阻可能偏大,试过直接用改锥短路放电管,在最大点时效果比用放电管好。放电管好在噪声小,安静。

用示波器看过,第一个上升沿时间80ns左右。现在是磁耦合方式,耦合能量会以距离的3次方衰减,所以提高距离会很困难。

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2019-4-8 21:54:08
fleefly(作者)
4楼
引用拔刀斋发表于2楼的内容
天线可以改进下,参考赫兹振子,火花发报机,可能要做SGTC升压线圈。多年前传说用汽车点火线圈+赫兹振...

也听说过,好像是说一个中学生做的。感觉这个故事可信度存疑,倒有可能是某人手上很多过时的点火线圈的存货,做的软文。

天线考虑过用加载电感配一个短天线,但可能能量不集中,在低功率下效果反而不明显。

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2019-04-09 08:54:22
fleefly(作者)
10楼
引用三水合番发表于9楼的内容
如果用更小封装的mlcc,应该有希望把电容组的自谐振做到百MHz级,这样天线就比较好做了,辐射效率也...

现在是1206的,再小的耐压很低。ESL更好的是用ATC的微波电容自谐振频率都上G了,但那个是天价,拆机的都要1~2元一颗,而且1000P就是大容量了。

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fleefly(作者)
12楼
引用沉默_羔羊发表于11楼的内容
要不试下云母电容?

由于封装和体积的限制,100p的云母电容,自谐振频率110MHz,ESL差不多20nH。

IMG_20190409_093107.jpg

 用nF级别的电容,组成阵列后自谐振频率不会高于40MHz。

还有这个7.5KV,0.33u的,自谐振频率才1MHz,不如电磁炉的MKPH电容,实测能到2M以上。

IMG_20190409_114420.jpg

 不过老云母电容的耐压裕量真的很大,100V5100p的电容,充到2000V未击穿,

到2500V才击穿,内部短路了。

IMG_20190409_093207.jpg

 

[修改于 1 年前 - 2019-04-09 12:09:12]

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fleefly(作者)
13楼
引用拔刀斋发表于6楼的内容
可以用偶极子天线,类似八木天线升级版的抛物面电视天线并不大。囤积销售点火线圈不可能,这个说法来自国外...

国外的骗子估计也不少吧。

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fleefly(作者)
15楼
引用radio发表于14楼的内容
抛物面的电视天线基本都是C/Ku波段的,这频率差了多少。。。

如果频率可以提上去,考虑用这种天线,714MHz的。

image.png

 

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fleefly(作者)
16楼
引用三水合番发表于9楼的内容
如果用更小封装的mlcc,应该有希望把电容组的自谐振做到百MHz级,这样天线就比较好做了,辐射效率也...

中午找了台旧手机打了一下,距离近也有效果。

 

硬件应该没坏,关闭屏幕再打开,又好了。

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fleefly(作者)
19楼
引用三水合番发表于17楼的内容
去厂家网站搜了一下,感觉顶楼的MLCC大概率不是真的NP0的。强如murata和三星,在1206这个...

还真不是NP0的!刚才用烙铁烫了一下,之前容量是4510p之后变后4650p。当时在x宝上找了好久,才找到一个容量和耐压都合适的,关键价格还便宜6元100颗。

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fleefly(作者)
20楼
引用314152发表于18楼的内容
按照大部分datasheet的说法,10mm直径左右的似乎在峰值电路去到KA级别的情况下,寿命只有个...

看了一下数据手册,在KA级别是8/20uS的浪涌信号,在这里上升沿只有80ns差了两个数量级了。打浪涌的能量很大的,测的时候人都要出去。这种0.4j的能量只有静电枪的量级,应该不会那么快损坏。到现在至少几百次了吧,看放电管的闪光还是白的,记得坏的时候闪光是发红的。

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2019-04-10 08:49:41
fleefly(作者)
25楼
引用拔刀斋发表于24楼的内容
原版赫兹振子实验,偶极子天线截两段中间装火花隙,用偶极子本身相对于环境的静电电容储能。容量非常小,需...

感觉不论并联串联都不可能提高电容的自谐振频率。并联后时相比相同种类的大容量的单个电容,自谐振频率明显会高。

而串联后ESL也会相应增加,再加上连接部分对ESL的贡献,所以自谐振频率相比单个电容应该还会下降一点。

用PF级的电容先并联再串联可能能行。

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fleefly(作者)
26楼
引用三水合番发表于22楼的内容
不是NP0的话,估计充电到1kv的时候,就只剩几百pf的容量了😂实际的储能应该比0.2J小得多……

这样来说,如果找到NP0材质的合适的电容,效果会提高。不但储能提高,而且介质损耗也会变小。

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fleefly(作者)
27楼
引用虎哥发表于23楼的内容
特殊设计的放电管是可以达到长寿命高速度的,不过需要有真空/充气器件的制造能力,DIY稍有点麻烦。建议...

是啊,DIY这些开关,确实缺乏可操作性。用放电管,最大的好处还是安静,放电时只有很细微的铜片抖动的声音有点像一根针掉在桌面上,可以很隐蔽的操作。如果整体做成戒指的大小,戴在手指上,就是一款不错的特工装备了。

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fleefly(作者)
30楼
引用三水合番发表于29楼的内容
在三星的产品里找了一下,感觉最合适的是这个  自谐振频率能到500M多。不过储能比较尴尬,一整盘20...

焊起来确实很麻烦,先要把电容侧面立起来,然后排成一排上锡,最后一排排焊在铜板上。

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