|
ШИМ модулятор на LTC6992IS6-2, SiC мосфете и диоде
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Дек-11, 05:58 | Сообщение # 1 |
 опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Собрал модулятор на LTC6992IS6-2, в работе понравился, поэтому создаю по нему отдельную тему.
Схема пока (тестовая) вот такая:
Ссылка на схему в хорошем качестве: https://drive.google.com/file....ve_link
На плате входной индикатор работы и перегрузки пока не запаивал, так же не запаивал узел защиты от перегрузки. Так что, ссылку на печатную плату пока выкладывать не буду.
Если кто следил за соседней темой про модулятор на LM3478MAX, то, вот какие изменения сейчас получились.
1. Печатную плату сделал без земляных полигонов, ни по НЧ части, ни по силовой части. Земляных полигонов нет никаких.
2. На плате между питающей ногой 609 драйвера и +15В есть пятачки, на схеме там указана тестовая ферритовая бусина. Пока её не ставил, стоит перемычка.
3. На плате между фантомной массой и выходом модулятора так же стоят пятачки для тестовой ферритовой бусины, и её тоже пока не ставил, стоит перемычка.
4. Разрядный диод между затвором выходного транзистора и выходом драйвера не ставил, он не нужен по итогу тестов. Сопротивление затворного резистора 27Ом, мощность 0.25Вт, холодный.
5. DC/DC изолятор использовал Hi-Link на 24В, после него синфазный дроссель, и потом 5В лм-ка для питания оптодрайвера и 15В лм-ка для питания IXDD609 драйвера.
6. Радиатор на IXDD609 драйвер не нужен, при 15В питании и частоте ШИМ 88кГц он совершенно холодный.
7. Для выравнивая полки выходного меандра предусмотрел два места под высоковольтные электролиты на 560мкФ 200В. Тесты показали, что достаточно и одного.
8. На схеме нарисован ФНЧ 4-го порядка, в реальности пока ФНЧ 2-го порядка. С этим вопросом ещё поэкспериментирую.
9. Из DC/DC модуля выпаян проходной smd Y конденсатор на 1000пф. Поскольку плата модуля была залита каким-то резиновым герметиком, обратно заливать не стал, припаял на плату прямо так.
Теперь тесты.
1. ШИМ сигнал на выходе модулятора при питании 100В:
Ферритовые бусины на ноги диода нижнего плеча не ставил. Есть небольшой звон по переднему фронту и заднему, но, его амплитуда маленькая, так что бороть его не вижу смысла.
2. ШИМ сигнал на затворе транзистора верхнего плеча, силовое питание не подано:
ШИМ сигнал на затворе при подаче питания 100В
Сигнал отличный, ВЧ звон есть, но очень маленький и далёк до опасного предела затвора. Решение снизить питание затвора с 18В до 15В оказалось хорошим. Я доволен).
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Дек-11, 06:03 | Сообщение # 2 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Сигнал на выходе модулятора после ФНЧ 2-го порядка. Нагрузка - передатчик класса ЕШ. Силовое питание 100В. Амплитуда входного НЧ сигнала 700мВ. Если поднимать выше, амплитуда тоже будет выше, но, сигнал уже искажается сильнее. Начальная скважность в ШИМ-е выставлена на 50%.
1кГц
2кГц
3кГц
4кГц
5кГц
В следующем сообщении продолжу.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Среда, 2024-Дек-11, 06:50 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2024-Дек-11, 06:22 | Сообщение # 3 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Сигнал на стоке передатчика класса ЕШ. Силовое питание 100В. Начальная скважность в ШИМ-е выставлена на 50%. Нагрузка передатчика - согласованная антенна.
Сигнал на стоке, когда подан модулирующий сигнал 2кГц амплитудой 700мВ
Как видим, на пике модуляции амплитуда на стоке достигает 550В, что при 100В силовом питании показывает соотношение 1:5. В принципе, силовое питание можно поднимать и выше, запас у 1200В карбида в передатчике ещё есть. Но, лично я не буду. Карбид китайский, так что, кто его знает, сколько он выдержит)).
На текущий момент получилось так:
Силовое питание 100В.
Уровень несущей при 50% начальной скважности на ШИМ около 80Вт.
На пиках модуляции выходная мощность около 250-300Вт.
Думаю, для такого простого передатчика это хороший результат.
И, немного записи из эфира. На вход ШИМ модулятора подключил МП-3 плейер, с выходным напряжением около 400-500мВ, то есть он не полностью раскачивал модулятор. Никакие ФНЧ и компрессоры между плейером и ШИМ пока не ставил:
Ссылка на гугл архив, если у кого ютуб медленно работает: https://drive.google.com/file....ve_link
И ещё одно видео, запись работы непосредственно самой ШИМ микросхемы: (время спада, нарастания, пределы скважности, модуляция)
Ссылка на гугл архив, если у кого ютуб медленно работает: https://drive.google.com/file....ve_link
В общем, впечатления от модулятора хорошие. Буду развивать проект дальше.
|
| |
| |
| melatonin | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 12:22 | Сообщение # 4 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 110
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) ШИМ сигнал на выходе модулятора при питании 100В Цитата kotrad78 ( ) ШИМ сигнал на затворе при подаче питания 100В
Во! Классные теперь сигналы. Теперь еще Е-класс на Сик Мосфете надо под 100 вольт на бОльшую мощность сделать "по классике". 100 вольт / 10 ампер например - будет 250 Ватт АМ в "безопасном" по напряжению режиме, не боящемся отваливания антенны.
От модуля Hi-Link в чистые 15 вольт решили отказаться - из-за чего? Вроде питание для такой схемы и так было чистым и не являлось причиной каких-то проблем.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 13:03 | Сообщение # 5 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) От модуля Hi-Link в чистые 15 вольт решили отказаться - из-за чего? Вроде питание для такой схемы и так было чистым и не являлось причиной каких-то проблем.
1. Главная причина - универсальность. Возможно когда-то снова захочется подать +18 или даже +20В на затвор, если будут какие-то другие транзисторы.
2. Унифицированность. При 24В DC/DC модуле, можно ставить не только дорогие hi-link, но и более дешёвые, без стабилизации, и без Y конденсатора, типа таких (номер 2, на +/-12В): https://radiorubka.at.ua/forum/14-296-1 У этого номер 2 модуля выводы соосны с hi-link.
3. Не придётся делать отдельную плату, если всё же руки дойдут до GaN мосфетов. Можно будет просто 15-в лм-ку заменить на 5 или 6В.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 13:41 | Сообщение # 6 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата melatonin ( ) Теперь еще Е-класс на Сик Мосфете надо под 100 вольт на бОльшую мощность сделать "по классике"
Да не, не надо. Оно и сейчас нормально получилось. Посмотрите осциллограммы на стоке транзистора в передатчике, 3 сообщение. Практически идеальная "Л". Да, коэффициент отношений Ucток/Uпит получился в 5 раз, многовато. Но, это из-за того, как я полагаю, что у меня антенна на 3-ке не очень строится. Согласующее ус-во показывает минимальный КСВ 3. Если же вместо антенны подключить резистивную 50Ом нагрузку, то коэффициент будет 3-4.
Ночью, кстати к 100В блоку питания подключил последовательно ещё один на 24В. Силовое питание получилось 124В, пиковая мощность до 500Вт поднялась. Напряжение на стоке только забыл замерить. Но, если при 100В оно в пике до 550В, то сейчас, наверное до 650 было:
|
| |
| |
| valerzar1961 | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 14:00 | Сообщение # 7 |
 практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 113
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Согласующее ус-во показывает минимальный КСВ 3 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 15:26 | Сообщение # 8 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата valerzar1961 ( ) Дисплей от согласующего, интересно посмотреть саму схему?
К сожалению схемы нету. Это ещё очень давно на авито покупал автоматический тюнер, посмотрите в яндексе или гугле по ключевым словам "автоматический тюнер N7DDC", там наверняка можно будет найти и схему и прошивку.
|
| |
| |
| valerzar1961 | Дата: Четверг, 2024-Дек-12, 23:06 | Сообщение # 9 |
|
практикующий
Группа: Пользователи
Сообщений: 113
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) К сожалению схемы нету |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2024-Дек-13, 07:27 | Сообщение # 10 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| В самом начале тестов сразу обратил внимание, что задний фронт ШИМ сигнала еле заметно дрожит. Сейчас провёл эксперимент, сравнил условно эталонный меандр 88кГц с генератора и 88кГц с выхода ШИМ микросхемы (до оптодрайвера).
Ссылка на гугл архив, если у кого ютуб медленно работает: https://drive.google.com/file....ve_link
В начале видео, синий луч - сигнал условно эталонного генератора. Всё чисто и стабильно.
Далее, жёлтый луч - сигнал с выхода микросхемы ШИМ. Заметно дрожание, так называемый джиттер.
Причём это дрожание не частоты, а скважности, что ни есть хорошо. Такое дрожание может вызывать в выходном НЧ сигнале либо небольшое повышение шума, либо еле заметный писк на частоте этого дрожания. И хоть в живую никакого шума и свиста не слышал, но, для феншуя, всё же попробую этот джиттер снизить.
Микросхема имеет встроенный контроллер диапазонов частот. И в даташите сказано, мол, если нужная вам частота попадает в одинаковые диапазоны, старайтесь выбирать более узкий диапазон для как раз снижения этого дрожания, джиттера.
Сейчас стоит диапазон Ndiv 1, который имеет пределы 62.5кГц - 1МГц. Для этого диапазона вывод DIV микросхемы сажаем на массу. При значении задающего резистора R13 в 560кОм частота ШИМ получилась 88кГц.
Я же попробую включить диапазон Ndiv 4, который имеет пределы 15.63кГц - 250кГц. Для этого с плюса питания на вывод DIV нужно подключить резистор 910кОм, а с массы на DIV резистор 91кОм. При этом сопротивление задающего R13 заметно уменьшается. На схеме подписал стандартные значения R13 и какая будет получаться частота ШИМ:
У меня есть выводные, китайские, "синие" 1% резисторы данных номиналов, но, пробовать их не буду, т.к. у них весьма посредственная термостабильность для такой задачи (200-500ppm/C). Поэтому, чтобы получить максимально точный результат, закажу SMD резисторы с минимальной погрешностью и максимально термостабильные. Типа таких: https://www.lcsc.com/search?q=PTFR0805B120KN9
Если получится заметно снизить дрожание, будет здорово. Если нет, то и так нормально).
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2024-Дек-13, 15:29 | Сообщение # 11 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Это сообщение просто для памяти и истории. Сравнение 4кГц сигнала на выходе ФНЧ, при одинаковом ФНЧ 2 порядка Баттерворта с частотой среза 10кГц, выполненного по расчёту Rвх 20 Ом, Rвых 24Ом, на сендастовом (альсифер) кольце. Силовое питание 96В(LM) и 100В(LTC).
Модулятор на LM3478MAX
Модулятор на LTC6992IS6-2
И ещё одна ремарка для памяти и истории. Важная.
Если делать передатчик на мощность до 100Вт (в пике модуляции и до 25Вт несущей), то на выходе модулятора будет достаточно ФНЧ 2 порядка.
Если делать передатчик на большую мощность, то ФНЧ 2-го порядка будет недостаточно. Когда тестировал при 100В питании, и подавал НЧ сигнал 2кГц, то на SDR приёмнике отчётливо были видны спектры на частоте ШИМ.
Условно, если частота передатчика 3МГц, а частота ШИМ 80кГц, то при большой мощности (от 200-300Вт), на удалённом SDR приёмнике будут отчётливо видны "палки" на 3.080 МГц и 2.920 МГц. Соответственно близкие, соседние корреспонденты будут заметно страдать от ваших гармоник на +/- 80кГц от рабочей частоты передатчика.
Поэтому, для передатчиков средней и большой мощности ФНЧ на выходе модулятора нужно делать 4 порядка.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Пятница, 2024-Дек-13, 15:32 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2024-Дек-28, 03:06 | Сообщение # 12 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Собрал входную часть индикации работы и перегрузки. Конечная схема получилось такой:
Токоограничительные резисторы R6 и R7 увеличил до 2.7кОм (при работе индикатора от 12В). Входной резистор R1, который был последовательно с С1 убрал, он не нужен. Перенёс R1 параллельно входам операционных усилителей. Этот резистор шунтирует на массу входы ОУ, когда нет звукового сигнала. Без этого резистора, при подаче питания оба светодиода могли загораться и не тухнуть, пока не появится звуковой сигнал.
Номиналы R3 и R5, которые просчитывал в моделировании остались прежними. При таких значениях зелёный светодиод начинает вспыхивать, когда сигнал на входе выше 650мВ пик-пик, а красный, когда сигнал выше 900мВ пик-пик.
Размах скважности на выходе ШИМ, когда загорается зелёный светодиод (около 10-90%):
Размах скважности на выходе ШИМ, когда загорается красный светодиод (около 5-96%):
Красные светодиоды закончились, надо будет ещё заказать), поставил пока оранжевый, у него напряжение падения практически такое же, как у красного:
Видео работы. Подавал музыку на вход ШИМ. Сначала рабочего уровня, потом, чтобы срабатывал светодиод перегрузки:
Ссылка на видео, если у кого ютуб медленно работает: https://disk.yandex.ru/i/4ZE3JkRMdMEhlA
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2024-Дек-30, 21:18 | Сообщение # 13 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 ( ) Микросхема имеет встроенный контроллер диапазонов частот. И в даташите сказано, мол, если нужная вам частота попадает в одинаковые диапазоны, старайтесь выбирать более узкий диапазон для как раз снижения этого дрожания, джиттера.Сейчас стоит диапазон Ndiv 1, который имеет пределы 62.5кГц - 1МГц.
Для этого диапазона вывод DIV микросхемы сажаем на массу. При значении задающего резистора R13 в 560кОм частота ШИМ получилась 88кГц.
Я же попробую включить диапазон Ndiv 4, который имеет пределы 15.63кГц - 250кГц. Для этого с плюса питания на вывод DIV нужно подключить резистор 910кОм, а с массы на DIV резистор 91кОм. При этом сопротивление задающего R13 заметно уменьшается. На схеме подписал стандартные значения R13 и какая будет получаться частота ШИМ:
Итак, приехали SMD резисторы. 0.1% 25ppm/C от компании RESI. Мне почему-то казалось, что я заказывал формата 1206, но они оказались формата 0805. Ужасная мелочь.. Фото. Заострённое бревно рядом с резисторами - зубочистка.
Сначала не заработало. Оказывается, плохо пропаял. Очень мелко и сложно. После пропайки резисторов с канифольным флюсом - заработало. Как писал ранее, верхний резистор R13.1 - 910кОм, нижний R13.2 - 91кОм. Задающий частоту R13 поставил на 150кОм. Частота ШИМ полностью совпала с расчётной по даташиту = 83кГц.
Что же, чуда не случилось. Джиттер (небольшое дрожание скважности) остался.
1. Джиттер при Ndiv 1, ШИМ 88кГц, задающий резистор 560кОм, обычный (китайский, неизвестный, с рассыпухи на Али), с ножками, вывод DIV микросхемы на массу. Ширина джиттера около 0.05мкс:
2. Джиттер при Ndiv 4, ШИМ 83кГц, задающий резистор 150кОм, SMD, термостабильный, вывод DIV микросхемы на + и массу через термостабильные SMD резисторы. Ширина джиттера около 0.02мкс:
Таким образом, переход с Ndiv 1 на Ndiv 4 для частоты ШИМ 100кГц (+/-) уменьшает джиттер, но, всего в 2.5 раза. А поскольку в реальной работе этот джиттер никак не проявляется, его вообще не слышно и не видно, то - переходить на Ndiv 4 нет практического смысла.
То есть, можно оставить Ndiv 1, когда вывод DIV микросхемы на массе и для установки частоты применять обычные резисторы с ножками сопротивлением 560кОм (для 88кГц). При 150кОм частота будет 330кГц. Только, всё же желательно поставить не китайские, неизвестные, а, хотя бы такие: https://www.lcsc.com/product....29.html
Видео джиттера при Ndiv 4:
Ссылка на видео, если у кого ютуб медленно работает: https://disk.yandex.ru/i/8UFNOHpHnjjSuw
В общем, ШИМ узел модулятора проверил, буду теперь конструировать печатную плату для тестирования разных оптодрайверов (вместо IXDD609). Но, это уже в следующем году. Всех с наступающим Новым годом! 
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Дек-31, 02:32 | Сообщение # 14 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| На печатной плате установил места и под Ndiv 1 - резистор с ножками R13, и под Ndiv 4, SMD резисторы формата 1206
Просто сейчас более детально изучил рынок и оказывается есть высокотермостабильные резисторы 1206.
910 кОм https://www.lcsc.com/product....35.html
91 кОм https://www.lcsc.com/product....37.html
143 кОм https://www.lcsc.com/product....20.html
При 143 кОм частота ШИМ будет 87кГц. Резисторы имеют точность 0.1%, температурную стабильность 25ppm/C и стоят около 1$ за 10шт (минимальная партия). Думаю, это будет отличный вариант. И джиттер будет в 2.5 раза меньше, чем с обычными резисторами, да и паять 1206 уже проще, чем 0805 мелочь. Оптимальное решение найдено.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Дек-31, 17:10 | Сообщение # 15 |
|
опытный
Группа: Пользователи
Сообщений: 606
Статус: Offline
| Придумал новый метод расчёта ФНЧ, и он мне очень понравился!
1. Включаем передатчик без модулятора, напрямую и измеряем его ток потребления при нагрузке 50Ом или согласованной антенне. По закону Ома вычисляем сопротивление передатчика. У меня вышло 30Ом. Отнимаем 20% на запас, получаем 24Ом.
2. Заходим на этот сайт: https://markimicrowave.com/technic....gn-tool и запускаем калькулятор:
- ФНЧ (Low Pass)
- Баттерворта
- 4 порядок (Order)
- катушка первой (series first)
- полоса пропускания 12кГц
- выходное сопротивление 24 Ом
И теперь самое интересное. Входное сопротивление подбираем такое, чтобы красная линия была впритык с чёрной линией на графике, или чтобы красная линия была чуть выше чёрной. Но, не ниже чёрной!:
3. Делаем ФНЧ по получившимся результатам.
Сейчас использовал альсиферные кольца CS330125, покупал тут: https://aliexpress.ru/item/1005005183745905.html
Для этих колец:
L1 510мкГн, 47 Витков толщиной 1.25мм, 2.8метра провода, добротность 190.
L2 360мкГн, 41 Виток, толщиной 1.25мм, 2.5метра провода, добротность 195.
Конденсатор С2 сделал из: 680нф + 220нф + 2.2нф. (2.2нф для фильтрации ВЧ гармоник)
Конденсатор С4 сделал из: 220нф + 150нф. (150нф у меня просто оставался на плате от прошлых экспериментов, решил его не убирать).
Фото. На плату положил такие же кольца просто для вида:
4. Нагрев при силовом питании 100В, без НЧ сигнала. На ШИМ модуляторе выставлена скважность 95%, чтобы подать на передатчик максимальное напряжение. Результаты через 20 минут прогрева.
Модулятор:
P1 - карбид-кремниевый транзистор верхнего плеча модулятора. Холодный. Кулер охлаждения не включен.
P0 - первый дроссель ФНЧ, ближний к выходу модулятора. Холодный.
Передатчик:
Кулер охлаждения работает на низких оборотах.
P0 - 78 градусов, первый дроссель ВЧ ФНЧ
P1 - 72 градуса, "анодный" альсифер дроссель по питанию передатчика.
P2 - 71 градус, шунтирующие ТО-220 карбид-кремниевые диоды Шоттки на 1200в параллельно сток-исток транзистора передатчика.
P3 - 44 градуса, карбид-кремниевый транзистор передатчика.
Выходная мощность в антенну около 320Вт.
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
|
