|
ШИМ модулятор на LM3478MAX , SiC мосфете и диоде
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 18:49 | Сообщение # 181 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Затвор, конечно, описался я ) торопился оч.
Осцил конечно на фантомную массу
Сейчас ехал, думал - а не фантомная ли масса причиною всего этого? В норме ведь как плату делаем - все на массу сажаем, все массой залито, обе стороны прошиты связями, уравнивающими потенциалы по обеим сторонам. А тут у нас цепь фантомной массы при подаче питания на модулятор фактически висит в окружении высокого напряжения (на общей массе относительно фантомной), которое еще и скачет в такт меандру. Сейчас снова под рукой нет стенда - я бы проверил, что там у нас в плане наводок по питанию опторазвязки и IXDD, равно как посмотрел бы, что там на фантомной массе относительно выхода модуля питания 18 вольт. В целом что-то эта идея с фантомной массой, совмещенной с выходом модулятора кажется подозрительной...
Еще как идея на проверку - подать прямо с генератора (портативного) меандр на вход IXDD. Хотя конечно если наводки идут на фантомную массу и питание 18 вольт - то проблемы останутся.
Сообщение отредактировал melatonin - Понедельник, 2024-Ноя-11, 18:54 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 19:11 | Сообщение # 182 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата melatonin (  ) В целом что-то эта идея с фантомной массой, совмещенной с выходом модулятора кажется подозрительной...
А как вы ещё хотите включать транзистор верхнего плеча, если его исток (выход модулятора) - это и вывод цепи "затвор-исток", на который нужно подавать ШИМ сигнал 100кГц 
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 19:26 | Сообщение # 183 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) а не фантомная ли масса причиною всего этого?
Нет, она тут не при чём. Вот мои замеры, почти как у вас, то есть, всё в норме:
К тому же не забывайте, что у портативного осциллографа и его щупа всё же есть своя ёмкость, через которую вполне может просачиваться высокий потенциал с выхода модулятора на участки измерения, искажая сигналы.
Анализируя вашу схему, обратил внимание, что оптодрайвер у вас почему-то чёрный. Но, у ON Semiconductor 6N137M белого цвета:
У вас есть измеритель ёмкости? Попробуйте измерить ёмкость на своём оптодрайвере между входом и выходом. На белом сейчас измерил - 0pF, то есть мультиметр не фиксирует ничего.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 20:20 | Сообщение # 184 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Китайский завод платы под GaN модулятор сделал, скоро отправит. Решил в этот раз сделать их чёрного цвета, т.к. на цену не влияет
Сообщение отредактировал kotrad78 - Понедельник, 2024-Ноя-11, 20:21 |
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 20:40 | Сообщение # 185 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) А как вы ещё хотите включать транзистор верхнего плеча
Цитата kotrad78 ( ) оптодрайвер у вас почему-то чёрный
Цитата kotrad78 ( ) ёмкость на своём оптодрайвере между входом и выходом
По поводу осциллограмм. У нас с вами немного разная часть после IXDD. Второй момент - я давал скважность 20, зумил импульс - так что у меня осциллограммы более детальные на фронте и спаде, у вас деление 2000, у меня 500 нс. Ну и главное - у вас точно так же наблюдается появление артефактов при подаче напряжения - только что самый проблемный у вас - выход IXDD.
В принципиальном плане симптоматика что у вас что у меня одна и та же - качество меандра зависит от напряжения: чем выше напряжение, тем сильнее паразитный звон на фронте/спаде. При этом главное то, что источник этого звона - не выходной каскад из мосфета и диода шоттки, а наводки на оптопару и IXDD. Разница у нас лишь в том, что у меня эффект проявляется сильнее и скорее связан с оптопарой, чем с IXDD - у вас наоборот
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 20:47 | Сообщение # 186 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Еще момент - касательно самой платы. Кажется логичным и плату проектировать с двумя землями. Основная земля - это "фантомная" - вот плата должна быть с ней. И лишь небольшой участок, отделенный от "основной" фантомной - для общей массы.
Сейчас почему то почти вся площадь платы отдана под общую массу, хотя она участвует лишь "мимоходом" - а ведь на ней висит очень большой потенциал относительно почти всей схемы.
Сообщение отредактировал melatonin - Понедельник, 2024-Ноя-11, 20:48 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 21:30 | Сообщение # 187 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) только что самый проблемный у вас - выход IXDD.
Нет, он не проблемный, он работает так, как и должен работать.
Давайте так определимся, как мы строим модулятор, по каким критериям.
1. Какое максимально безопасное напряжение на него можно подавать?
Опытным путём сегодня это выяснил, если питание IXDD драйвера +18В, то безопасное напряжение на модулятор можно подавать 100В. Поскольку при 100В питании, бугорок по переднему фронту достигает 23В на затворе, из 25 разрешённых. Можно ли подавать большее напряжение? Можно:
а) - если поставить на затвор супрессор, который будет этот бугорок ограничивать до 25В
б) - вместо +/-9В DC/DC преобразователя поставить 15В, они есть в продаже. Тогда начальное напряжение на затворе будет 15В и этот бугорок тоже снизится. Да, транзистор будет открываться чуть хуже, сопротивление его перехода станет чуть больше, и чуть больше будет греться, но, работать так будет.
2. Как побороть ВЧ звон при повышении питающего напряжения?
Сегодня этот вопрос тоже закрыл. В затворе не нужен разрядный диод SF28. При 100кГц, как выяснилось, транзистор нормально по заднему фронту закрывается и без этого диода. Так же, увеличил сопротивление затворного резистора с 20Ом до 33Ом. Ферритовые бусины, в принципе остались в таком же количестве, как в самом начале:
- одна на затворе (можно 2-3)
- одна на катоде диода нижнего плеча
- две на аноде диода нижнего плеча
Пробовал сегодня так же вешать бусины на исток и сток, становилось хуже.
3. Какой использовать ФНЧ?
Можно по схеме Швондера, когда входное и выходное сопротивление одинаковое. Можно по моей схеме, когда входное сопротивление ФНЧ чуть ниже выходного. При моей схеме размах напряжения чуть меньше, но и искажения меньше.
4. Надёжность узлов схемы?
- про транзистор верхнего плеча уже сказано в 1 пункте, его затвор в безопасности.
- драйвер IXDD рассчитан на 40В питания, 40В вход и 40В выход, это его пределы. По входу у нас 5В, можно не смотреть. По выходу у нас 35В p-p при 80В питании (фото в 183 сообщении). Таким образом, драйвер у нас тоже в безопасной зоне.
Что ещё требуется от модулятора? Всё, больше ничего.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Ноя-11, 21:49 | Сообщение # 188 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Что ещё могу подсказать.
Фланец IXDD драйвера соединён с выводом массы драйвера. А масса драйвера у нас сидит на фантомной земле, где в свою очередь имеется высокий потенциал выхода модулятора. Вы вроде посадили IXDD драйвер на алюминиевый радиатор от компьютерного БП через прокладку? Но, всё равно, возможно через ёмкость прокладки потенциал попадает на радиатор драйвера.
А теперь переверните плату и посмотрите. Дорожка от оптодрайвера до входа IXDD идёт по-сути параллельно вашему радиатору. Возможно этот радиатор и даёт наводку на дорожку и, сл-но на вход вашему драйверу.
Я вам вчера или позавчера говорил убрать этот радиатор, вы это сделали? На схеме всего 100кГц, поэтому для IXDD драйвера радиатор может вообще не нужен.
И ещё вопрос, важный: - какую термопасту использовали?
Многие компьютерные (Arctic MX-4 например) и китайские (GD-800, 900) термопасты не проводят ток при напряжении до 20-30В, но выше - уже проводят. Попробуйте взять ВЧ генератор или пьезоэлемент от зажигалки, нанесите 1см пасты и пощёлкайте. Если искра будет, значит термопаста проводит ток и использовать её в наших схемах нельзя:
Если у вас КПТ-8, 19 или Hike-T1, можете не проверять, они ток не проводят.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Понедельник, 2024-Ноя-11, 22:10 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Ноя-12, 07:41 | Сообщение # 189 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) тем сильнее паразитный звон на фронте/спаде.
Появилась ещё одна идея!! Попробуйте поставить RC снабберы.
1. Сначала параллельно сток-исток, прямо на ноги транзистора.
2. Затем параллельно диоду нижнего плеча (сначала на плату, до ферритовых бусин, затем на ноги диода, после ферритовых бусин)
3. И в конце снаббер и на транзистор и на диод.
Вот тут можно скачать программу для расчёта https://www.radiokot.ru/articles/80/
Coos нашего транзистора GC2M0160120D при напряжении 80-100В = 100пф, можете в даташит не смотреть уже.
Вот этот провал по переднему фронту, как раз имеет полупериод около 30нс, значит весь период будет 60нс, это значение и поставил в программу. По заднему фронту этот период такой же, около 60нс:
Никогда этими снабберами не занимался, так что, как они себя поведут, будет ли от них эффект - не скажу. Но, по логике, возможно снаббер на транзисторе снизит этот ВЧ звон "провал" по переднему фронту, а снаббер на диоде снизит звон по заднему фронту.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Вторник, 2024-Ноя-12, 09:32 | Сообщение # 190 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| О, спасибо за идею.
У меня пока такие еще идеи:
1. Соединить землю на плате с "фантомной" землей. А общую землю пустить мимо платы. Это легко реализовать - только ногу оптодрайвера вынуть и повесить на общую землю, да вход по питанию вывесить.
2. Быть может разница в "стойкости" к помехам обусловлена разными дросселями по питанию - у меня стоят 20 мГн - вот такие: https://www.chipdip.ru/product0/8033537869 - возможно стоит поставить фильтрующую цепь из двух дросселей разного номинала (поменьше и побольше) и конденсатора между ними.
Вы конечно правы - модулятор уже готов - для передатчика до 100 ватт АМ. Я же рассуждаю не в плане претензий к модулятору. Потенциал по напряжению и мощности у него еще есть.
Цитата kotrad78 ( ) убрать этот радиатор
Это делал. Паста КПТ-8
Сообщение отредактировал melatonin - Вторник, 2024-Ноя-12, 09:52 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Ноя-12, 10:05 | Сообщение # 191 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) Соединить землю на плате с "фантомной" землей.
Это очень плохая и не нужная идея, т.к. вы подведёте высокий 100кГц потенциал выхода модулятора к каждой радиодетали схемы. Это очень плохая идея.Добавлено (2024-Ноя-12, 10:11)
---------------------------------------------
Цитата melatonin ( ) Быть может разница в "стойкости" к помехам обусловлена разными дросселями по питанию
Эти два дросселя не для фильтрации питания, у них исключительно только одна цель. Внутри DC/DC модуля на плате стоит smd Y конденсатор в 1нФ между входом и выходом. Без дросселей высокий потенциал 100кГц с выхода модулятора просто сожжёт его, поскольку этот конденсатор получится будет соединён параллельно диоду нижнего плеча. Эти же 2 дросселя снижают ток 100кГц потенциала до безопасного для этого кондёра.
Ещё раз, вы не в ту сторону смотрите. Смотрите не от драйвера на выход, а от выхода на драйвер. Нет там никакой наводки. Там есть звон цепей выходного транзистора и нижнего диода. Часть этого звона убирается ферритовыми бусинами. Другой вариант - RC снабберы попробовать. С ними, кстати, возможно получится отказаться от ферритовых бусин на диоде.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Ноя-12, 10:42 | Сообщение # 192 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Я брал вот такие дроссели https://aliexpress.ru/item/1005006002760793.html 100мГн 3А, с ножками 13х10мм. Под них плату и делал. В реальности, их индуктивность конечно же меньше, около 15мГн
А это вам наглядное понимание, для чего эти дроссели нужны. Смотрите на ток RMS, проходящий через конденсатор. В моделировании поставил 150В 100кГц, т.к. изначально разрабатывал модулятор с пределом питания в 144В.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Ноя-13, 04:15 | Сообщение # 193 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Провёл исследование трёх ФНЧ.
1. ФНЧ Швондера на 13кГц, расчёт которого производился при равных Rвх и Rвых, по 20 Ом.
2. ФНЧ с полосой 8кГц, расчёт которого проводился при Rвх 25 Ом, Rвых 30 Ом.
3. ФНЧ c полосой 13кГц (который я изначально делал), расчёт которого проводился при Rвх 20 Ом, Rвых 24 Ом.
Схемы ФНЧ, красным подписаны реальные значения некоторых деталей. Схемы 1,2,3, сверху вниз:
Методика сравнения.
За основу взял гармонические искажения (THD) в 5%, 10% и 20%. К модулятору так же подключён передатчик класса ЕШ, нагруженный на согласованную антенну. К выходу модулятора подключил USB осциллограф instrustar isds220b, поскольку в его программе для ПК есть функция измерения THD. Так же к выходу модулятора подключил осциллограф Rigol DHO812, чтобы измерять точную амплитуду сигнала.
С НЧ генератора подавал сигналы 0.3кГц, 0.6кГц, 0.9кГц, 1.3кГц, 2кГц, 3кГц, 4кГц, 5кГц, 6кГц.
Плавно увеличивал амплитуду входного сигнала, пока искажения на выходе модулятора не достигали 5,10 и 20%, при этом, записывал как амплитуду на входе ШИМ контроллера LM3478MAX, так и амплитуду напряжения на выходе модулятора. Питание на модулятор подано 96В (имитация реального применения двух "светодиодных" блоков питания по 48В).
Таблица результатов:
Графическое изображение напряжений на выходе модулятора. Графики не особо линейные, уж простите, но, примерную картину дают представить. Анализатор гармоник почему-то не хотел корректно измерять искажения на 5% пределе для частот 4,5,6кГц для ФНЧ Швондера и ФНЧ 8кГц, поэтому этих значений на графике и в таблице нет.
Верхняя шкала - амплитуда синуса на выходе модулятора, в вольтах.
Нижняя шкала - частота, в кГц.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Ноя-13, 05:51 | Сообщение # 194 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 610
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) а снаббер на диоде снизит звон по заднему фронту.
Провёл эксперимент со снаббером. Мощного конденсатора на 1.8нф у меня пока нет, поэтому, проверил при 25В питании.
Пробовал ставить на сток-исток и на диод, разницы нет, но эффект есть. И на транзисторе если поставить, и на диоде отрицательный звон по заднему фронту становится в 2 раза меньше.
1. Без снаббера. Амплитуда 25.8В, пиковое значение 39.5В, то есть отрицательный хвост = -13.7В
2. Со снаббером. Амплитуда 25.7В, пиковое значение 33.7В, отрицательный хвост снизился до -8В
Так что, снаббер реально работает, снижает ВЧ звон. Поэтому, надо в этом направлении ещё поработать, найти 250-600В 1.8нФ кондёр и посмотреть на более высоком напряжении.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Среда, 2024-Ноя-13, 09:27 | Сообщение # 195 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Интересные измерения.
Можно было бы еще эксперимент провести.
Сейчас амплитуда меандра на выходе постоянна между замерами. То есть измерили максимальный размах скважности при фиксированном THD. Было бы интересно поступить наоборот - взять лучший (исходный ваш) фильтр, зафиксировать размах скважности (например, в вариантах "щадящего" уровня 20-80% и 10-90% и еще на пробу вариант 45-55% - чтобы проверить влияние наводок на затвор), а менять амплитуду меандра. И сравнить полученные результаты между собой.
Что бы это нам дало:
1. Если мы хотим модулировать с заданным THD, что даст большую амплитуду на выходе модулятора - "большое питающее напряжение + малый размах скважности" или "меньшее питающее напряжение + нормальный размах скважности"
2. Что сильнее влияет на качество сигнала - проблемы с формой меандра при большой амплитуде (это если по THD проиграет фиксированное большое напряжение) или же наводки на затвор при больших питающих напряжениях (это если проиграет фиксированная скважность). Тогда будет понятно, куда копнуть - то ли в сторону фильтра (что если сделать большего порядка или поиграться еще с сопротивлениями), то ли в сторону затвора.
Про снабберы вчера почитал немного. Для нашего модулятора резисторы более или менее нормальной мощности будут вольт до 100. Дальше необходимая мощность растёт до того, что под резистор придется ставить радиатор. В целом это решение получается "качество в обмен на КПД". Для маломощных решений с упором на качество годится.
Я вчера заказал супрессоры несколько вариантов на чип-дипе - может к выходным придут, поэкспериментирую с ними
Сообщение отредактировал melatonin - Среда, 2024-Ноя-13, 09:37 |
| |
| |
|
