|
ШИМ модулятор на TL5001
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Июн-26, 18:08 | Сообщение # 1 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| Спроектировал новый модулятор на микросхеме TL5001. На пробу купил китайскую версию микросхемы UTC(Unisonic Tech) TL5001G-1, цена 0.14$ за штуку, корпус SOP-8 https://lcsc.com/product....24.html Хотя у этой микросхемы есть и американские версии, и даже в корпусе DIP-8 TL5001СP https://cn.mouser.com/Product....Q%3D%3D Правда стоят в 20 раз дороже.
Предварительная схема (после начальных экспериментов):
Фото монтажной платы:
Были сомнения в правильности подключения ряда выводов, поэтому заказал на заводе печатную плату под разные варианты подключений. Заработал сразу же первый вариант. На фото верхний подстроечный резистор формировал напряжение на выводе 4 FB. Опыты показали, что если этот вывод подключить на массу, ШИМ работает отлично, поэтому на схеме выше этот подстроечный резистор исключил.
Нижним подстроечным резистором можно регулировать начальную скважность. На схеме подписано напряжение на выводе 6 DT, и какая получается выходная скважность.
Резистора 130кОм, задающего частоту под рукой не было, поставил 120кОм, частота ШИМ получилась 81кГц, что нормально.
Амплитуда скважности:
3%, потребляемый (общий от 12В) ток 19мА:
50%, потребляемый (общий от 12В) ток 14мА:
В следующем сообщении продолжу.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Июн-26, 18:21 | Сообщение # 2 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| 97%, потребляемый (общий от 12В) ток 8мА:
Затем подавал на вход ЗЧ сигнал 1кГц:
20мВ (ампл):
100мВ (ампл):
300мВ (ампл):
380мВ (ампл):
Предварительные итоги.
1. ШИМ заработал с первого раза, микросхема работает стабильно, ничего не возбуждается, даже не смотря на то, что китайская.
2. Форма меандра на выходе хорошая
3. Амплитуда скважности отличная, 3..97%
4. ШИМ сигнал на выходе при превышении ЗЧ выше 370мВ ампл. (или 600-700мВ п-п) не прерывается!! Это вообще замечательно, т.к. были опасения, что при слишком большом уровне звука ШИМ будет срываться, нет, не срывается.
5. Минимальная полка выходного сигнала не опускается ниже 1.2В. Это прописано в даташите (1-2В минимальная полка) и в китайской микросхеме и в американской. В принципе, мы же всегда подаём сигнал в модуляторе на оптопару или оптодрайвер, где по входу стоит светодиод. А светодиоду не важно, какое напряжение, ему важен ток. Думаю, что проблем с этой минимальной полкой быть не должно.
В крайнем случае, если проблемы возникнут из-за нижнего предела в 1.2В, можно будет поднять питающее напряжение до 8В (предел у микросхемы 40В), поставить на выходе разделительный конденсатор и буфер на 2N7000 полевике. Или оставить на 5В и попробовать подключить 2N7000 напрямую.
В любом случае, модулятор получился очень хороший, простой, стабильный и крайне дешёвый (если ставить китайскую микросхему).
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Июн-26, 22:04 | Сообщение # 3 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| Не давала мне покоя эта нижняя полка в +1.2В, так что, поставил 2N7000 по выходу. Теперь идеально 0-5В. Да и сам ШИМ сигнал стал с более резкими фронтами.
Потребляемый ток с 14мА вырос до 20мА, нагрев лм-ки и резистора 330Ом не существенные.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Пятница, 2025-Июн-27, 06:12 | Сообщение # 4 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| Итак, самый ответственный момент. Реальная работа.
Когда разрабатывал модулятор на LTC6992 ( https://radiorubka.at.ua/forum/12-297-2 ) специально предусмотрел на плате место для подключения внешнего ШИМ-а. Поэтому, туда и подключил платку с ШИМ-ом на TL5001.
На выход модулятора подключил чайник с водой, у него сопротивление нагревателя как раз вышло 28Ом (сопротивление однотактного передатчика класса Е(ЕШ)). А то раньше приходилось брать 50Вт резисторы, включать их параллельно и опускать в ведро с водой)).
Силовое питание подал 60В, просто для удобства контроля осциллограмм. На плате ШИМ TL5001 из прошлых тестов, с помощью R4 была выставлена скважность 50%. При включении всей схемы, на чайнике появилось ровно 30В постоянки, как и должно быть.
С генератора на вход ШИМ подал синус 1кГц, разной амплитуды:
100мВ
200мВ
300мВ
400мВ
500мВ
6000мВ
Сигнал на чайнике:
При превышении в 400мВ синус на выходе ожидаемо обрезается, как и должно быть. Сам ШИМ сигнал не пропадает. Амплитуда синуса ровно 60В, равна силовому питанию.
Затем выставил сигнал с генератора 360мВ амплитуды (максимальный, не искажённый сигнал на выходе) и подавал разную частоту:
30Гц
100Гц
300Гц
600Гц
1кГц
2кГц
При 30Гц амплитуда на выходе снижается, т.к. входной конденсатор С1 100нф. Можно оставить и так, а можно его немного увеличить, например до 220нф. Ну, это если нужно в эфир глубокий басс передавать в музыке).
Далее:
3кГц
4кГц
5кГц
6кГц
7кГц
8кГц
После 8кГц амплитуда на выходе начинает постепенно снижаться. Это особенность выходного ФНЧ Баттерворта, который я делал на полосу среза 10-12кГц. В любом случае, такой полосы более, чем достаточно и для речи и для музыки.
И вот какая получилась конечная схема всего модулятора:
Итого.
Ну что, коллеги, у нас образовался новый, лучший модулятор)). Реальный сигнал на чайнике великолепный, без искажений, размах скважности практически 0..100% модуляции в диапазоне 60Гц - 7кГц. Микросхема TL5001, даже китайская показала себя великолепно. Стоит 0.15$ за штуку. Корпус SMD, SOP-8, хоть и мелкий, но, крупнее, чем LTC в SOT-23. При желании, можно поставить в DIP-8 корпусе, правда они стоят в 20-40 раз дороже, около 4-6$ за штуку.
Сообщение отредактировал kotrad78 - Пятница, 2025-Июн-27, 06:22 |
| |
| |
| Пряник | Дата: Суббота, Вчера, 18:45 | Сообщение # 5 |
|
знающий
Группа: Проверенные
Сообщений: 246
Статус: Offline
| Цитата kotrad78 (  ) Ну что, коллеги, у нас образовался новый, лучший модулятор))
Но, у меня привычка не доверять чужим результатам, надо проверить самому.
Хотя в результате есть уверенность.
Закажу мс , и попробую, как раз есть куда применить.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Суббота, Вчера, 21:01 | Сообщение # 6 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| Записал видео работы задержки включения модулятора.
Силовое питание подал 30В. При 50% скважности это будет 15В на выходе модулятора, подключенного на нагрузку.
Жёлтый луч - выход модулятора, синий луч - 12В питание модулятора.
Ссылка на видео, если у кого ютуб не грузит: https://disk.yandex.ru/i/6pwFX9BH2-P-Ag
В начале видео шкала 500мс, в конце растянул до 200мс. Задержка включения около 170мс.
Информация для новичков и тем, кто будет повторять. Зачем нужна задержка включения модулятора.
1. Модулятор работает так, это его особенность, что без нагрузки на выходе всегда будет полное силовое питание. Например, у вас силовое питание будет 100В. При переходе на передачу эти 100В мгновенно будут поступать на транзисторы передатчика. Это не очень хорошо для их здоровья. А в эфире это будет слышно как небольшой щелчок несущей, когда вы будете включаться на передачу.
2. Задержка в модуляторе этот эффект устраняет. Весь процесс работает так:
- включаем передачу, 12В TX поступает и на модулятор и на передатчик.
- драйвер передатчика включается сразу в работу, открывая силовые транзисторы передатчика. Они готовы к принятию силового питания, создавая нагрузку для модулятора.
- в модуляторе на затворе Q2 0В, потому, что конденсатор С10 при подаче напряжения имеет нулевое сопротивление. Транзистор Q2 закрыт, ШИМ сигнал через входной светодиод оптодрайвера не течёт.
- конденсатор С10 начинает заряжаться. Когда порог заряда будет достаточен, транзистор Q2 открывается, пропуская ШИМ сигнал через светодиод оптодрайвера. Модулятор заработал и подал 50% силового напряжения на передатчик. Можно говорить в микрофон. Время этой задержки определяется ёмкостью С10 и резистором R11. На схеме подписана примерная градация времени. С10 - керамический 10мкФ, китайская "жёлтая капля". Электролит лучше не ставить, т.к. они довольно быстро высыхают и теряют ёмкость.
- при переходе на приём, конденсатор С10 через диод D1 и резистор R10 очень быстро разряжается, переводя узел задержки в новую готовность. Если R10 и диод не поставить, транзистор довольно долгое время останется открытым и задержки включения модулятора при быстром переходе с приёма на передачу не будет.
|
| |
| |
| Пряник | Дата: Воскресенье, Сегодня, 10:27 | Сообщение # 7 |
|
знающий
Группа: Проверенные
Сообщений: 246
Статус: Offline
| интересно как будет выглядеть желтая линия , если паралельно под строечному резистору 4 подключить коньденсатор, например, 22 мкф или 47 мкф. ?
Как вариант от подвижного контакта резистора на общий провод.
Цель: сделать именно плавное нарастание выходного напряжения модулятора от 0в до середины питания. Нехай это будет 0.1сек или 0.5сек , но это должно управляться, и зависеть от желания.
|
| |
| |
| kotrad78 | Дата: Воскресенье, Сегодня, 15:54 | Сообщение # 8 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 995
Статус: Offline
| Проверил. Все цепи инверсии сигналов от начала и до выхода выстроены так, что плавное нарастание выходного напряжения можно делать, добавляя высокую ёмкость к движку R4 и массе. Ну, или параллельно к С4, для более точного понимания.
1. к С4 добавил 220мкФ полимерный электролит. Синяя линия так же 12В ТХ, жёлтая - выход модулятора на чайнике (в качестве 28Ом нагрузки) при силовом питании 30В.
Заметно начало плавного нарастания.
2. Увеличил ёмкость до 1000мкФ
Это уже слишком много. Но, по-другому никак. Можно оставить 220мкФ, но, тогда делитель на R3 и подстроечник R4 нужно увеличить по сопротивлению, при этом, сохранив возможность регулировки скважности. Напряжения для разной скважности, которые нужны на 6 выводе DTC подписаны на схеме.
3. Затем решил немного снизить время задержки включения модулятора в узле защиты по току на Q2. Параллельно R11 47кОм подключил 4.7кОм. Ёмкость параллельно С4 вернул 220мкФ
Развёртка 500мс
Развёртка 100мс
Итого:
- задержка включения модулятора около 25мс
- после этого плавное нарастание питания на выходе около 350-400мс
В общем, можно ещё поиграться и настроить, кому как нравится).
|
| |
| |
|
