|
ШИМ модулятор на LM3478MAX , SiC мосфете и диоде
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Ноя-13, 16:02 | Сообщение # 196 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin (  ) что если сделать большего порядка или поиграться еще с сопротивлениями
Программа Мультисим довольно точно моделирует такую цепь, как ФНЧ. Весь день сегодня пробовал моделировать разные фильтры. Баттерворта, Чебышева, Бесселя, Легендре. Делаю вывод, что самый лучший - Бессел.
1. Мой нынешний ФНЧ, Баттерворта 4 порядка, с полосой 13кГц, на сопротивление 20 Ом вход и 24 Ом выход. Выходная мощность 193Вт. THD на 4кГц 23.2%
2. Баттерворта 6 порядка, с полосой 13кГц, на сопротивление 20 Ом вход и 24 Ом выход. Выходная мощность 187Вт. THD на 4кГц 27.6%
Как видим, увеличение порядка в данном фильтре сделало сигнал только хуже.
3. Бессел, 6 порядка с полосой 13кГц, на сопротивление 20Ом вход и 24Ом выход. Выходная мощность 162Вт. THD на 4кГц 20.5%
Мне сигнал показался интересным, перспективным, поэтому стал дальше пробовать разные варианты Бессела. В конечном итоге выбрал полосу 10кГц, Rвх 20Ом, Rвых 24Ом, 6 порядка. А затем очень-очень долго менял вручную каждую деталь и смотрел, что получится. В итоге получилось так:
Полоса около 6-7кГц, Выходная мощность 159Вт. THD на 4кГц 3.6%
Надо будет немного отдохнуть, а то эти дни безвылазно занимался модулятором, а потом намотать в железе этот ФНЧ и попробовать. Если реальные показания совпадут с моделированием, можно будет на этом типе ФНЧ остановиться.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 00:12 | Сообщение # 197 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Отличный результат! Будем надеяться, в железе так же будет
У меня тоже есть кое-какие результаты. Все таки не зря я грешил на то, что что-то не так с основной платой. Собрал вечером макет, где отдалил максимально землю питания от земли фантомной. Так же использовал обычный китайский модуль DC-DC, запитал его для надежности от аккумулятора. Фильтр и нагрузка на выходе те же самые. Конфигурация бусин та же самая. Питание драйвера 17 вольт, резистор на затвор 33 Ома (но это не он - я пробовал в прошлой топологии увеличивать сопротивление - было лучше, но не сильно)
Посмотрите какой стал фронт на выходе - ни следа от этого провала и в целом все довольно чисто, минимальный звон. И сам меандр больше не страдает наклоном. 100 кГц, скважность 50%, питание 80 вольт. Спад вот только подкачал. Предлагаю пересмотреть топологию платы (заодно кстати разместить IXDD в плоскость под тот же радиатор, что под мосфет и диод шоттки - как у меня на макете). Особенно для GaN - я там давал в другой теме ссылку на статью, где дан пример топологии.
Общий вид на макет:
Меандр на выходе перед фильтром, питание 80 вольт
Справочно для сравнения - ваша последняя картинка, 80 вольт питания. Спад был таким же. А вот у фронта явный наклон + артефакты провалов и пиков в начале (на моей картинке "обычный" звон)
Сообщение отредактировал melatonin - Четверг, 2024-Ноя-14, 00:24 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 00:43 | Сообщение # 198 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| А на затворе какой сигнал при 80В?
|
| |
| |
| raketayudin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 00:47 | Сообщение # 199 |
 опытный
Группа: Модераторы
Сообщений: 586
Статус: Offline
| Думаю, надо бы измерить внутреннее Ro, вон того оранжевого аккумулятора выше.
П.С. Как измерить истинное давление в шинах автомобиля? - Эффект наблюдателя.
Щуп осциллографа не исключение 
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 09:33 | Сообщение # 200 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) А на затворе какой сигнал при 80В?
Измерение относительно общей массы ниже - сейчас под рукой стенда нет, картинка в наличии только такая.
Пробовал портативным осциллографом смотреть относительно фантомной массы - показания зашумляются наводками. Т.е. в моменты переключения на осциллограф наводится звон, хоть в какое место его подключи.
В целом что хочу сказать. Сейчас на фронте звон стал таким, как и должен быть - плавно убывающие осцилляции одной частоты - это значит, что они образованы паразитными реактивностями самого мосфета. Подъем и провал же, который мы наблюдали ранее обусловлены наводками на цепи коммутации мосфета - т.к. они имеют единичный характер и выбивающуюся из общей картины амплитуду, при чем растущую в относительном выражении с ростом напряжения. "Нормальный" звон с ростом напряжения примерно сохраняет свою относительную (относительно размаха меандра) амплитуду - т.к. вызван не проблемами с управлением затвором, а пассивными паразитными реактивностями.
Чем был вызван наклон верхней "полки" - я вообще не понимаю. Но он был, а теперь пропал - это голый как говорится факт. Может что-то не так с прошлым модулем и цепями питания IXDD? Надо будет попробовать запитать от предыдущего DC-DC.
Осталось разобраться со звоном на спаде. Он наверняка вызван процессами, связанными с диодом Шоттки - т.к. там другая картина и другая амплитуда убывающего звона. Возможно, бусины на аноде надо убрать.
Цитата raketayudin ( ) надо бы измерить внутреннее Ro, вон того оранжевого аккумулятора выше.
Цитата raketayudin ( ) Эффект наблюдателя.Щуп осциллографа не исключение
Полагаете, щуп выпрямляет меандр, а раньше не выпрямлял?
_________________________
Резюмирую изменения, которые были внесены относительно прошлой конструкции:
1. Изменена топология - никаких земляных плато для общей массы и никаких длинных линий фантомной массы посреди этих плато общей массы (на исходной печатной плате их много - т.к. еще идут в сторону схемы защиты)
2. Другое питание IXDD (ключевой момент - другой DC-DC, нет соответственно и дросселей вх/вых)
Других изменений не вносилось, в схему изменений не вносилось. Фильтр и нагрузка просто переставлены с предыдущей конструкции. Источники питания (кроме источника для питания DC-DC) и измерительная аппаратура та же
Сообщение отредактировал melatonin - Четверг, 2024-Ноя-14, 09:55 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 10:20 | Сообщение # 201 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Попробуйте на основной плате поставить Low Esr электролит в цепь фантомного питания (после синфазного дросселя, ближе к IXDD). Микрофарад на 100-200. В самом начале разработки я его применял, но потом убрал, чтобы драйвер быстрее выключался при аварийном отключении.
p.s. И попробуйте максимально точно проверить систему защиты, надёжность её работы и срабатывания:
- подайте питание 80В, на вход 100кГц со скважностью 90-95%, то есть, чтобы был максимальный ток.
- выставьте подстроечным резистором такое напряжение, чтобы защита не срабатывала
- затем, к 25Ом нагрузке попробуйте подключать на горячую (только аккуратно) ещё один 25Ом резистор. Нужно добиться, чтобы защита при этом срабатывала, отключая DC/DC модуль.
Добавлено (2024-Ноя-14, 11:13)
---------------------------------------------
Цитата melatonin ( ) разместить IXDD в плоскость под тот же радиатор
А у вас есть тепловизор? Можете измерить рабочую температуру (корпуса, не фланца) IXDD без радиатора на частоте 100кГц, при 95% скважности меандра, через 10-15 минут работы драйвера? 80В на модулятор подавать не нужно, достаточно вольт 30-40
Сообщение отредактировал kotrad78 - Четверг, 2024-Ноя-14, 11:14 |
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 12:23 | Сообщение # 202 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) рабочую температуру (корпуса, не фланца) IXDD без радиатора на частоте 100кГц, при 95% скважности меандра
Почему появились мысли все же на общий радиатор посадить. В старой конструкции помните была проблема "срыва" из-за помех на затворе - начинались осцилляции большой амплитуды и частоты. Вот в этот момент потребление резко росло. С другой стороны - наверное и в этом случае IXDD не должен греться, основное потребление уходит мимо него - на тот же затворный резистор. В общем - можно наверное и оставить её отдельно стоящей. На макете просто удобно было закрепить, прикрутив к радиатору. А конденсатор по питанию 100 нФ повесил в smd исполнении прямо между ножек IXDD.
По схеме защиты я еще подумаю, как быть дальше. Раньше были ложные срабатывания из-за наводок - т.е. срабатывало даже когда через трансформатор провод не пропущен, а резистор выкручен в ноль. Причина, уверен, та же - наводки через фантомную землю, которая длинной линией сидит под большим плато с потенциалом в десятки вольт. На текущем этапе отладки защита не нужна - сам БП не даст току вырасти сверх меры.
Пока надо доделать ШИМ и передатчик - запускать буду с вот этим модулятором на макете. Параллельно буду рисовать новую плату, защиту с неё уберу - пусть будет отдельно, так удобнее экспериментировать, модульную конструкцию удобнее потом модернизировать.
Ну и с фильтром бы вопрос закрыть. Может вы раньше намотаете, может я. У меня просто пока колец свободных нет - вот заказал еще, жду.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 12:33 | Сообщение # 203 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) вот заказал еще, жду.
А где заказывали? Я вот тут https://aliexpress.ru/item/32775783965.html Средняя цена около 4.5-5$ за 1 кольцо. Если где-то увидите слишком дешевле, это наверняка будет подделка. Да, китайцы и такие кольца могут подделывать.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 12:46 | Сообщение # 204 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Вот тут: https://aliexpress.ru/item/32702648461.html
Цена немного дешевле - примерно на 20 центов за кольцо
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 12:48 | Сообщение # 205 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| А, так это тот же самый магазин, просто ссылка другая), тогда нормально
Сообщение отредактировал kotrad78 - Четверг, 2024-Ноя-14, 12:48 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 16:53 | Сообщение # 206 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) Может вы раньше намотаете, может я
Намотал.
Сначала ради интереса проверил разницу в подаче сигнала.
1. Питание 96В, входной сигнал синус, 4кГц, 3В п-п, поданный на ШИМ:
2. Питание так же 96В, входной сигнал меандр, 4кГц, 5В п-п, поданный мимо ШИМ-а сразу на оптодрайвер:
И только сейчас понял, что я на оптодрайвер подавал пик-пик меандр, то есть 2.5В положительная волна, 2.5В отрицательная. А надо было сделать офсет и подавать чисто положительную волну 5В. Ну, что сделано, то сделано. Сейчас эксперимент уже не повторю, но, по графикам видно, что разницы нет, как подавать сигнал. Сама форма сигнала одинаковая.
Теперь, как в прошлый раз подавал сигналы разных частот и доводил их амплитуду, пока на выходе модулятора сигнал не исказится до 10% и 20% THD. 5% как в прошлый раз делать не стал.
THD 10%, нижняя шкала частота, верхняя шкала амплитуда НЧ сигнала на выходе модулятора после ФНЧ, питание 96В:
THD 20%
В общем, чуда особого не случилось. Да, у фильтра Бесселя сигнал стал заметно чище, но в районе 3кГц при 10% THD какой-то провал, а при THD 20% наоборот, подъём. Так что, однозначного мнения у меня нет, на двух кольцах мотать ФНЧ 4 порядка Баттерворта, или на 3-х 6-го порядка Бесселя.
При тесте обратил внимание на то, что кольца ФНЧ весьма сильно греются. Тепловизор не включал, но о кольца можно было обжечься, то есть их температура за 60-70 градусов.
И тут возникает 3 мысли.
1. Это так и должно быть, просто, чтобы не грелись, нужно брать кольца бОльшего типоразмера, чем Т130-52
2. Это так не должно быть, т.к. кольца возможно поддельные
3. Возможно кольца из распылённого железа не особо годятся для построения ФНЧ в модуляторе класса D, на них большое затухание, которое выходит в тепло и которое искривляет выходной сигнал.
И вот, из-за какого-то из этих трёх вариантов и возможно, почему после ФНЧ появляются сильные, до 20% искажения, если раскачивать скважность модуляции до 100%.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 17:20 | Сообщение # 207 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 609
Статус: Offline
| В общем, есть у меня сендастовые (Альсифер) кольца, попробую на них ФНЧ сделать. Если будет так же, то, придётся "забить", ибо видимо нереально в модуляторе такого типа получить полностью неискажённый синус на выходе при 100%-й скважности((...
На фото сендастовое кольцо и для сравнения Т130-52, на котором сейчас все фильтры тестировал.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 17:48 | Сообщение # 208 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) нереально в модуляторе такого типа получить полностью неискажённый синус на выходе при 100%-й скважности((
Полностью то может и нереально. но вы погодите.
Свежие данные по моему макету. Бусины надо убрать все! В общем, бусины реально лечили симптомы, а не проблему. Без бусин всё работает как должно. Фронты резкие - такие, что скважность 2-98% работает как-то- есть при такой скважности "полки". При скважности 1-99% полки уходят. Никаких диких выбросов вниз - нет (они кстати из-за бусин на диоде, как я и предполагал - особенно на аноде - однозначное зло). UPD: реально рабочий диапазон скорее от 6% скважности - при 6% достигается максимальная мощность, далее падает.
Плата за это (резкие фронты) - более сильная амплитуда звона. Но так и должно быть! Хотите меньше амплитуду звона - ставьте бусины, но только на затвор - будут фронты не такие резкие, соотв. переходные процессы будут не такие резкие, соотв. звон не такой сильный. Картинки попозже залью.
Так же - снабберы, что мы обсуждали, будут работать только на "правильном" звоне - какой сейчас на моем макете. Ибо снабберы рассчитаны на фиксированную частоту звона при переходном процессе. А не на наводки на затвор.
Но пока вывод однозначный - ключ к нормальной работе - топология.
В общем - считаю и фильтр надо смотреть только, когда избавитесь от болячек наводок на затвор и уберете бусины. Не понравится если звон - в запасе есть снабберы, которые наверняка начнут с этим "правильным" звоном работать как им положено.
Сообщение отредактировал melatonin - Четверг, 2024-Ноя-14, 18:00 |
| |
| |
| shwonder | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 18:01 | Сообщение # 209 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3291
Статус: Offline
| Джентльмены .
Посмотреть как должен работать модулятор можно в сообщении 83 соседней ветки. Там ссылки на ютуб.
И не забудьте поставить палец в нужном направлении.
https://radiorubka.at.ua/forum/12-284-6
Там фнч на альсифере, Баттерворта, второго порядка, т.е. на одном кольце, расчитан на 20 ом.
Частота шим 125 кгц.
На распыленном железе будет точно так же.
За время пока я занимался классом делал дроссели и на рядных катушках, и на многослойных, и на распыленном железе, и на альсифере. Конечно лучше на кольце- там рассеивание меньше, но как бюджетный вариант - годится и на каркасах
Вот никак не врублюсь: - подать 5кгц на драйвер(даже если он опто) и мерять искажения - это нонсенс !
Шо вы там можете намерять...
Посмотрите как делается модулятор, осмыслите, повторите. А потом усовершенствуйте. Результата будет больше.
Это просто у меня кончается терпение, потерять столько времени, на хрен знает что.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Ноя-14, 18:50 | Сообщение # 210 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| 5 кГц на драйвер я подавал на первых тестах, просто чтобы посмотреть, что все работает. Сейчас со 100 кГц работаем, а искажения kotrad при ШИМ измеряет.
2kotrad78 - касательно наклона полки. Попробуйте увеличить конденсатор на питании мосфета (1 мкФ на схеме который). Я заметил, что на моем макете полка на 50% ровная, а на 10% скважности - уже неровная. Сделал 3 мкФ, полка стала ровнее.
Сообщение отредактировал melatonin - Четверг, 2024-Ноя-14, 18:51 |
| |
| |
|
