|
ШИМ модулятор на LTC6992IS6-2, SiC мосфете и диоде
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Дек-31, 17:19 | Сообщение # 16 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| ШИМ сигнал (83кГц) на выходе модулятора (до ФНЧ) при силовом напряжении 100В.
Максимальная скважность:
Скважность 50%
Минимальная скважность:
Провёл эксперимент. Снизил питание до 40В и подключил на выход ФНЧ модулятора проволочный резистор 25Ом. НЧ сигнал на вход модулятора подан 3кГц
Как видим, всё же сигналы немного отличаются.
И теперь самое интересное. Ключевые сигналы на выходе.
Питание - 100В
Нагрузка - передатчик
Уровень входного НЧ сигнала 700мВ пик-пик (зелёный светодиод ещё не загорается), то есть, раскачка не полная.
Результаты: 30Гц, 300Гц, 600Гц, 1кГц, 2кГц, 3кГц
Наконец-то я достиг совершенства!!  Басовая часть для чистой передачи музыки и мужского тембра - просто идеальная, без искажений!!!
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2024-Дек-31, 17:37 | Сообщение # 17 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| 4кГц, 5кГц, 6кГц
И немного музыки на домашний SDR приёмник. Звуковой сигнал поступал с плейера напрямую на модулятор, без ограничительного ФНЧ. В реальности, конечно потом будут стоять ФНЧ на 4-7кГц. Зелёный светодиод изредка вспыхивал на басах. В паузах слышно 100Гц небольшое гудение, это интермодуляционные наводки от слишком близкого расстояния между передатчиком и приёмником. В одной из тем Швондер про них рассказывал. В реальном эфире этого нет.
Ссылка на видео, если у кого ютуб медленно работает: https://disk.yandex.ru/i/mp37eKcd-plBbg
Итоги.
1. Наконец-то я доволен модулятором полностью)).
2. Лучше применять альсифер кольца, чем распылённое железо. И мотать 1.25мм проводом, да, он толстый и мозоль будет на пальцах, но, оно того стоит. При 320Вт кольца вообще не греются.
3. Наконец-то подобрал методику расчёта ФНЧ, которая меня устроила), низкочастотная часть спектра - полностью без искажений.
Теперь можно и Новый год праздновать. Всех с праздником, мира, здоровья и добра! 
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2025-Янв-06, 06:45 | Сообщение # 18 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Разработал новую печатную плату для модулятора
Размеры 19х9см
- убрал с платы триггер защиты по току, буду делать его на отдельной платке.
- поставил схему задержки включения на 150-200мс, на эту же схему будет приходить сигнал аварийного отключения по току.
- убрал Hi-link DC/DC модуль и поставил более дешёвый и меньшего размера
- так же разработал посадочные места под более мелкие синфазные дроссели
- убрал IXDD609 драйвер, буду пробовать оптодрайвер (драйвер со встроенной оптопарой), заказал 5шт разных фирм и моделей, буду выбирать лучший.
- разработал место на плате под заводской радиатор охлаждения
- вырезал два квадратных отверстия, туда будут на 1/4 корпуса утапливаться альсифер дроссели выходного ФНЧ
- оставил по входу светодиодную индикацию работы и перегрузки входного ЗЧ сигнала. Практика показала, что это очень удобно видеть, когда на модулятор подаётся слишком большой звуковой сигнал.
- установил место под 5.1В 5Вт стабилитрон после 5В лм-ки. Это на случай, если лм-ку прошьёт, чтобы 12В не пошли на ШИМ микросхему.
Чуть позже ещё раз всё проверю и отправлю на завод.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Вторник, 2025-Янв-07, 00:36 | Сообщение # 19 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Дошли руки до разработки НЧ части.
Попробую сделать так:
1. Микрофонный тракт.
- Рабочий микрофон по умолчанию электретный.
- Можно подключить и динамический, подав питание через переключатель S1 на предварительный каскад.
- Затем сигнал усиливается двумя ОУ на одной микросхеме TL072. АЧХ усиления с подъёмом средних и высоких частот.
- После усиления сигнал поступает на ФНЧ. Для микрофонного тракта два ФНЧ 5 порядка каждый, на двух ОУ. Один ФНЧ на 3кГц, для дальней связи, второй на 4.5кГц для местной связи. После двух ФНЧ сигнал поступает на реле Р2, которым можно выбирать полосу 3 или 4.5кГц.
- После реле Р2, сигнал поступает на реле Р1. Это реле или подаёт сигнал на звуковой компрессор и шумоподавитель SSM2167 ( https://aliexpress.ru/item/1005002971934602.html ), либо же может пустить сигнал в обход компрессора. Компрессор решил использовать готовый, на плате, поскольку микросхема там совсем мелкая для самостоятельной пайки. Место под плату компрессора сверху реле Р1.
- После реле Р1 сигнал подаётся на буферный усилитель 1 на одном ОУ, так же, TL072, у которого усиление Х3..4 по напряжению.
- После буфера 1 сигнал поступает на подстроечный резистор, а с него на плату ШИМ модулятора.
2. Музыкальный тракт.
- музыкальный сигнал поступает на 2 ФНЧ, выполненных на двух ОУ, так же на микросхемах TL072. Один ФНЧ с полосой 4.5кГц, чтобы вещать музыку на даль. Второй ФНЧ с полосой 7.5кГц, для местного вещания.
- после ФНЧ сигнал поступает на реле Р3, которым можно будет выбирать тот или иной ФНЧ.
- после Р3 сигнал подаётся на буфер 2, где так же усиливается до необходимого уровня. После на подстроечный резистор и так же, на плату ШИМ модулятора.
Размер платы пока 9х7см. Решил делать в SMD исполнении, поскольку на дискретных элементах плата получится гораздо больше.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Вторник, 2025-Янв-07, 00:43 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Янв-16, 09:21 | Сообщение # 20 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Сейчас решил более детально проверить даташит, можно ли использовать другие версии LTC, кроме 2.
К сожалению нет, нельзя. Для наших ШИМ модуляторских задач подходит только версия с индексом 2 в конце, у которой скважность 5-95%. Если мы будем подавать на вход модулятора слишком большой НЧ сигнал, на выходе модулятора наш сигнал сохранится, просто будет обрезаться сверху и снизу. В реальной работе в эфире это будет слышно как увеличение громкости с увеличением звуковых искажений.
При использовании LTC с любым другим индексом, при слишком громком НЧ сигнале, микросхема прекращает формирование ШИМ сигнала. В эфире это будет слышно, как будто у вас передатчик отключается на пиках громкости, будет пропадать на пиках и сам сигнал и несущая.
В теории, использовать LTC с другими индексами можно, например с 4-м, но, только на входе ШИМ модулятора нужно будет ставить какой-то серьёзный ограничитель НЧ сигнала, чтобы он резко его срезал, когда скважность будет подходить к 100%.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2025-Янв-24, 17:22 | Сообщение # 21 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Приехали платы для 5-й версии модулятора. Буду постепенно наполнять, только не сейчас, пока занят.
Пока что проверил, совпали ли отверстия на плате под промышленный радиатор, вот такой https://aliexpress.ru/item/33000737756.html
Отверстия совпали, только, посадочное отверстие с резьбой под транзистор низковато, не получится на затвор ферритовую бусину повесить. Ну, там сейчас питание затвора будет 15В, если и будет ВЧ звон, думаю он не сильно опасным будет. Если же всё же ВЧ звон на затворе будет, и будет высоким, что же.. Придётся пилить и нарезать резьбу.. (как же я не люблю эти слесарные работы )
Или просто под радиатор поставлю латунные стойки-шайбы по 5-6мм, точно!! Приподниму его над платой, и охлаждение улучшится.
Главный косяк, который допустил - крепёжные отверстия под радиатор слишком близко к отверстиям под ножки транзистора и диода. Керамическую 1мм оксид-алюминиевую термопрокладку уже не поставить.. Что же, пока поставлю тонкую, слюдяную, но потом, плату доработаю.
p.s. На диод внимание не обращайте. Просто поставил в плату первый, что под руку попался. Это 20А карбид-кремниевый диод на 1200В, у которого ёмкость перехода при 100В обратном напряжении 200пф. Их использую в передатчике класса ЕШ, как шунт параллельно сток-истоку. В модуляторе будет стоять 10А диод, с минимальной ёмкость п-н перехода (чем меньше ёмкость перехода, тем меньше ВЧ звон на выходе модулятора, до ФНЧ).
Сообщение отредактировал kotrad78 - Пятница, 2025-Янв-24, 17:27 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Янв-25, 19:33 | Сообщение # 22 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Заметка №2 (для себя, для исправлений платы): - перенести на 2мм правее посадочные отверстия DC/DC модуля. Корпус синфазного дросселя оказался немного шире, чем рассчитывал.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Янв-25, 19:45 | Сообщение # 23 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Термостабильные SMD резисторы для ШИМ микросхемы ещё не приехали, поэтому занимаюсь пока наполнением того, что есть.
Главное отличие 5-й версии модулятора - это протестировать новый DC/DC модуль, более дешёвый (в 3 раза), чем Hi-link. Модуль B1224S-3WR2, брал тут https://aliexpress.ru/item/1005005572313762.html
Данный модуль не имеет никаких защит, никакой стабилизации выходного напряжения, от того и низкая цена. Однако, у него очень-очень низкий уровень пульсаций. В схеме, на выходе этого модуля будет 24В, потом будет стоять 15В лм-ка. На частоте 100кГц драйвер будет потреблять около 20мА, поэтому подключил в качестве нагрузки 470Ом резистор, то есть, симитировал нагрузку в 1.5раза выше рабочей.
Пульсации по DC
Пульсации по AC
40мВ, результат просто великолепный!!
Нагрев модуля после 20мин работы, 42 градуса:
Нагрев 15В лм-ки 56 градусов:
Результат отличный!
Если что, синфазные дроссели на 50мГн, формат ЕЕ12 брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005006187634917.html Плата предусмотрена и под ЕЕ10.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2025-Янв-26, 15:01 | Сообщение # 24 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Продолжаю наполнение платы.
Установил оптодрайвер AT3120-CuH-D, описание в этой теме https://radiorubka.at.ua/forum/17-309-1
Узел ШИМ ещё не готов, поэтому подавал 100кГц с генератора на светодиод оптодрайвера. Нагрузка драйвера карбид GC2M0080120D, пока без подачи высокого.
Сигнал на затворе, скважность с генератора 50%
Скважность с генератора 1%
Скважность с генератора 99%
Всё отлично. Оптодрайвер показал себя хорошо, поэтому, от IXDD609 драйвера для модулятора можно отказаться, он излишен.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2025-Янв-26, 15:05 | Сообщение # 25 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Нагрев ключевых узлов платы после 20 минут работы, 100кГц с генератора, скважность 99% (чтобы была максимальная нагрузка на драйвер)
DC/DC модуль 40 градусов
15В лм-ка, без радиатора, 45 градусов
Драйвер 3120 и разрядный 4.7кОм резистор (с затвора на исток) по 37 и 41 градус.
Нагрев тоже отличный.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2025-Янв-26, 15:26 | Сообщение # 26 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Так же протестировал узел защиты и задержки включения питания. Он выполнен на 2N7000 полевике Q1
Когда передатчик включается в режим Передача, 12В поступают на затвор полевика через резистор R16. Конденсатор С15 начинает заряжаться. Когда его заряд достигнет порога открытия полевика, транзистор открывается и пропускает через себя ШИМ сигнал на светодиод оптодрайвера. Когда переходим в режим Приём, 12В заряд на конденсаторе C15 очень быстро разряжается через диод D2 и резистор R12. Узел задержки включения снова готов к работе.
Так же, к этому узлу, к затвору Q1 будет подключаться триггерная защёлка защиты по току. Если при работающем передатчике затвор замкнуть на массу, транзистор Q1 закрывается и модулятор мгновенно отключается. Раньше этот узел разрабатывал для DC/DC модуля Hi-Link, в котором есть функция контроля, вкл/выкл. Но, поскольку от дорогих хай-линков отказался, сделал вот такую, простую и элегантную схему.
В моей схеме применил керамический 10мкФ, "жёлтая капелька", реальная ёмкость около 8мкФ. Вот, какое получилось время задержки включения при разных резисторах R16.
Синий луч - 12В питание.
Жёлтый луч - сигнал на выходе оптодрайвера.
240 кОм, 400мс
200кОм, 320мс
150кОм, 250мс
100кОм, 175мс
Остановился на 100кОм. 175мс будет достаточно для гарантированного перехода антенных реле с приёма на передачу, и для гарантированного запуска передатчика, чуть раньше модулятора. Ну, и на взгляд, такая задержка практически незаметна для комфортной работы.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Воскресенье, 2025-Янв-26, 16:19 |
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, 2025-Янв-26, 15:47 | Сообщение # 27 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Заметка №3, для всех!! После наполнения деталями, узел индикатора перегрузки обязательно отмывать изопропанолом или бензином "калоша"!!!
Запаял детали индикатора входного НЧ сигнала и вот тут случился затык..
При подаче 12В жёлтый светодиод перегрузки постоянно горел. Зелёный светодиод "работа", как и положено загорался только при превышении входного НЧ сигнала выше 800мВ. А вот жёлтый, горел всегда...
Начал проверять все резисторы - без результата, проверять все конденсаторы - без результата, 100500 раз проверил правильность печатных проводников - всё правильно. Проверял напряжения в ключевых точках - всё в норме. Ужас, в общем полный.. В конечном итоге решил заменить TL072 на другую, вдруг брак заводской. Заменил, и? Всё тоже самое.. Варианты причин кончились полностью. Поэтому, от безысходности решил с двух сторон промыть плату от остатков флюса. И, что вы думаете? Заработало)).
Это ПЕРВЫЙ случай на моей многолетней практике, когда в НЧ части флюс CF10 (идёт внутри проволочного припоя) нарушил работу устройства. Такие вот дела. Так что, после запайки всех деталей обязательно промывайте от флюса плату с двух сторон!!
Сейчас светодиоды работают так:
Зелёный "Работа" начинает моргать в такт со звуком, когда сигнал на входе модулятора превышает 750-800мВ пик-пик
Жёлтый "Перегрузка" начинает моргать в такт со звуком, когда сигнал на входе модулятора превышает 870-920мВ пик-пик
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2025-Янв-27, 00:43 | Сообщение # 28 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Запаял практически всё, кроме ШИМ контроллера. Высокостабильные SMD резисторы для его программирования ещё едут.
Заметка №4. Для всех. В качестве диэлектрических прокладок можно использовать китайскую слюду + диэлектрическую термопасту Hike-T1 или стандартную КПТ-8, 19.
Слюда, конечно переводит тепло хуже керамических из оксида алюминия, но, зато дешёвая, и в данной конструкции её теплопроводности достаточно для охлаждения и транзистора и диода. И для транзистора и для диода можно ставить одинаковые, ТО-247. Покупал очень давно, ссылки уже не рабочие, так что, можно взять примерно такие: https://aliexpress.ru/item/32438844166.html
Радиатор закрепил к плате на 5(или 6)мм шестигранных стойках для печатных плат. К сожалению, высоты стоек не хватило, чтобы повесить на ногу затвора привычную, длинную ферритовую бусину, поэтому повесил узкую бусину (4х2х2). Но, она работает нормально, снижает немного ВЧ дребезг. Можно было бы прикрепить радиатор на 10мм стойках, тоже такие есть, но, тогда длины ног диода ТО-220 уже не будет хватать, чтобы доставать до платы. Бусины брал тут, сразу всех видов, тем более копейки стоят: https://aliexpress.ru/item/32299592582.html
Заметка №5. Для всех. Радиатор желательно сажать на массу.
Изначально разработал плату так, чтобы радиатор не касался земли. Но, так стало хуже. Если радиатор заземлить на массу, примерно на 25-30% снижается амплитуда ВЧ звона на выходе модулятора. Так что, сделаю плату, чтобы крепёжные болты на массу касались. Сейчас пока временно подключил радиатор на массу через клемму.
Заметка №6. Для всех. Тест других диодов.
На старой макетке у меня стоял карбид кремниевый диод GC4D10120A, 1200В 10А. https://www.lcsc.com/product....76.html Ёмкость его перехода 100пФ при Uобр 100В.
Сейчас решил попробовать карбид-кремниевый диод GC3D03060A, 600В 5А. https://www.lcsc.com/product....60.html Ёмкость его перехода 20пФ при Uобр 100В. Ожидаемо, ВЧ звон на выходе модулятора снизился, примерно на 15%.
Как раньше уже неоднократно проверялось, чем выше мощность(ток) диода нижнего плеча, тем выше ёмкость его п-н перехода, а чем выше эта ёмкость, тем выше амплитуда ВЧ звона, который, сам по-себе не страшен для работы передатчика, и он гасится полностью ФНЧ модулятора. Но, этот звон попадает через внутреннюю ёмкость транзистора на его затвор, опасно повышая напряжение.
Так что, диод нижнего плеча в разумных пределах желательно выбирать с минимальной ёмкостью п-н перехода. Я теперь буду ставить GC3D03060A, тем более, что он в 2 раза дешевле, чем GC4D10120A
Заметка №7. Для себя. Если замыкать пинцетом на массу затвор Q1 (выход на защиту), выходной ШИМ сигнал на выходе модулятора прекращается практически мгновенно.
Фотографии:
В следующем сообщении выложу замеры сигналов и нагрев.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2025-Янв-27, 01:11 | Сообщение # 29 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Сигнал на затворе транзистора верхнего плеча без силового питания
Сигнал на затворе при силовом питании 100В, частота с генератора 100кГц и нагрузка модулятора 15Ом.
Заметка №8. Для всех. Не уменьшайте затворный резистор ниже 27 Ом!
Чем ниже сопротивление затворного резистора, тем более резкие фронты становятся у сигнала на выходе модулятора. При этом повышается и ВЧ звон на затворе. Сейчас, при 15В питании, 100В силовом напряжении, этот ВЧ звон на затворе сглаживается в небольшой бугорок и совершенно не опасен.
Если же уменьшить затворный резистор до 10 Ом, сегодня пробовал, то ВЧ звон на затворе становится игольчатым и достигает амплитуды 32В уже только при 60В силовом питании! Думал, что спалю затвор, но, пронесло.
Выход модулятора, до ФНЧ. Сигнал с генератора 100кГц, нагрузка модулятора - группа 5-20Вт резисторов, с общим сопротивлением 15Ом, резисторы для охлаждения помещены в ведро с водой, иначе сгорят)).
Скважность 5%
Скважность 50%
Скважность 95%
Чистый сигнал на выходе ШИМ при 100В питании сохраняется в интервале 2...98%, скрины не делал, т.к. ШИМ контроллер всё равно этих пределов не достигает, у него около 4...96%. Как видим, при 27Ом затворном резисторе, фронты на выходе отличные во всём интервале скважности.
В следующем сообщении покажу нагрев.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Понедельник, 2025-Янв-27, 01:35 | Сообщение # 30 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1008
Статус: Offline
| Силовое питание 100В, сигнал с генератора 100кГц, скважность поставил 75%, чтобы сымитировать реальную работу модулятора. Нагрузка та же, 15Ом резисторы в ведре. Мощность около 400Вт
Устоявшийся нагрев через 20 минут работы.
P0 - транзистор верхнего плеча 57.3 градуса
P1 - радиатор 52.5 градуса
Охлаждение естественное, без какого-либо обдува.
P0 - дроссель ФНЧ L1 45 град.
P1 - дроссель ФНЧ L2 41.5 град.
P0 - 8А SMD, быстродействующий предохранитель 60 градусов
Радиатор применялся 76мм длиной х 45мм высотой, с 3 отверстиями, брал тут: https://aliexpress.ru/item/33000737756.html
Как показывает нагрев, такой радиатор можно применять с передатчиком мощностью до 200Вт, если корпус радиостанции не будет принудительно вентилироваться. Если внутри радиостанции будет стоять вентилятор на вытяжку, то такой радиатор можно будет применять с передатчиком мощностью до 500-600Вт.
Дроссели на сендасте (альсифере) в очередной раз показали свою высокую добротность и низкий нагрев. Кольца брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005005183745905.html Дорого, конечно, но, однозначно лучше и эффективнее, чем на сине-зелёных кольцах из распылённого железа. Провод для намотки 1.25мм толщиной.
Предохранители 1808 и стойку под них (Fuse holder) брал тут: https://aliexpress.ru/item/1005004210486564.html
В общем, жду резисторы для ШИМ контроллера и, можно будет заканчивать постройку.
|
| |
| |
|
