|
ШИМ модулятор на TL5001
| |
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Окт-01, 07:41 | Сообщение # 16 |
 мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| Начинаю разработку 1кВт модулятора на TL5001
Пока только набросок начальный:
Радиатор буду применять промышленный, вот такой: https://aliexpress.ru/item/4001046335367.html
Фотка от покупателя:
|
| |
|
|
| shwonder | Дата: Среда, 2025-Окт-01, 11:52 | Сообщение # 17 |
 просветленный
Группа: Модераторы
Сообщений: 3343
Статус: Offline
| Кило ватт звучит внушительно.
Однако, хочется иметь представление о параметрах на выходе.
Если взять выход модулятора на хх 150в , а это половина выпрямленного сетевого 220в 50 гц.
То кило ватт будет на нагрузке 22 ома (ток 7А), это при покое. При модуляции на пиках размаха получим
4 (четыре) кила ваттов (ток 14А).
Или что то не так я расчитываю ?
Токи не особо и большие, и что то особо проектировать нет необходимости. Ну, дорожки продублировать медным проводом, радиатор чуть больше, в разумных пределах, ставить такой как на фото нет необходимости.
|
| |
|
|
| kotrad78 | Дата: Среда, 2025-Окт-01, 13:15 | Сообщение # 18 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| Цитата shwonder (  ) Или что то не так я расчитываю ?
Всё так. Под киловаттом я имел в виду не несущую, а именно уже полезную мощность. Модулятор с диодом в нижнем плече - схема довольно простая, поэтому легко просчитывается в Мультисиме.
1. Питающее напряжение 150В, нагрузка 22Ом.
В режиме молчания ШИМ выдаёт 50% скважность, поэтому на выходе модулятора 75В. Таким образом, мощность несущей около 270Вт.
Режим громкого "аааа" в микрофон. Скважность ШИМ достигает 95-100%, на нагрузке полное напряжение, и, сл-но около 1кВт на пиках огибающей:
Транзистор вместе с диодом в среднем выделяют в тепло около 20Вт. Так что, выбранного мной радиатора будет хватать с хорошим запасом. Транзистор на нём будет греться слабо. Что - хорошо для надёжности и долговечности.
2. Питающее напряжение 310В, то есть, условное питание напрямую от сети 220В. Нагрузка та же, 22Ом.
Режим молчания, скважность ШИМ 50%, мощность несущей около 1кВт:
И режим "аааааа" в микрофон. Мощность огибающей около 4кВт:
На транзисторе выделяется в тепло около 90Вт. Такой нагрев ТО-247 мосфет может выдержать только на толстой медной шине с очень сильным воздушным, принудительным охлаждением. И то, не факт, что выдержит. То есть, лично я бы не стал модулятор с одним мосфетом напрямую запитывать от 220В при нагрузке в 22Ом.
Если стоит задача получить 1кВт несущей и до 4кВт на пиках модуляции, я бы порекомендовал просто подключить два силовых мосфета параллельно. И так же, на медной шине 6-8мм толщиной, а шину уже на большой дюралевый радиатор, который принудительно обдувать вентиляторами. Тогда транзисторы легко выдержат:
В общем, я поставил задачу сделать модулятор под 270Вт несущей и 1кВт на пиках огибающей. Плюс быстродействующую защиту от КЗ и перегрузки. То есть, максимально надёжную конструкцию.
|
| |
|
|
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Окт-02, 00:11 | Сообщение # 19 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| Сегодня разобрался в ещё одной тонкости.
Это структурная схема оптодрайвера, который обычно применяется в модуляторе с диодом в нижнем плече:
Выход драйвера построен по так называемой "пуш-пул" схеме. Как она работает. Входной меандр ползёт вверх, открывается верхний транзистор драйвера и начинает заряжать ёмкость затвора силового мосфета. Пол цикла прошло, меандр пополз вниз. Верхний транзистор закрывается, открывается нижний и, через себя на массу разряжает накопленную ёмкость затвора силового мосфета.
Что такое затвор полевого транзистора? Это по-сути обычный конденсатор. Когда через конденсатор течёт ток? Когда он заряжается или разряжается. Когда конденсатор заряжен, ток через него не протекает. Это физика процесса.
Теперь, то, что меня осенило)).
Наш ШИМ сигнал имеет частоту 100кГц, а его скважность "прыгает" от 0 до 100% в такт с речью, музыкой. Допустим, на оптодрайвер пришёл ШИМ сигнал со скважностью 10%. За 0.1% скважности напряжение на затворе поднялось от 0 до 12В, в это время драйвер потребляет ток для заряда ёмкость затвора. Всё, затвор зарядился и остальные, 9.9% скважности ток от драйвера не потребляет. Пол периода 100кГц прошло и затвору нужно разрядиться. Он разряжает свою ёмкость через нижний транзистор драйвера. Потребляет при этом драйвер ток от источника питания 12В? НЕТ!
Другой случай, скважность ШИМ сигнала 90%. Затвор так же быстро заряжается за 0.1% скважности до 12В, зарядился и 89.9% времени ток от драйвера больше не потребляет. При разряде тот же процесс, разряд через нижний транзистор и потребления от источника 12В так же нет.
То есть, какую бы скважность сигнала мы не подали на затвор, чем бы мы не модулировали ШИМ сигнал, голосом, музыкой, драйвер всегда будет потреблять одинаковый ток от источника питания!!
И вот это потрясающее открытие натолкнуло меня на техническую мысль!
Раньше я всегда брал DC/DC изолированный модуль на бОльшее, чем нужно затвору напряжение, а потом снижал его линейным стабилизатором типа "LM78xx". С сегодняшнего дня, как видим, это излишне. При любой ШИМ модуляции драйвер потребляет стабильный ток, а значит и стабилизация на затвор не нужна.
Поэтому, схема драйвера немного упрощается, можно выбросить одну "лм-ку" и использовать DC/DC модуль напрямую, на нужное напряжение затвора. Во как. 
p.s. Вот наглядное моделирование этого процесса.
Собрал простенький "пуш-пул" выход оптодрайвера.
скважность ШИМ 10%
скважность ШИМ 90%
Как видим, потребляемый каскадом ток везде одинаковый. (То, что он 100мА RMS на 100кГц - это не из-за 10нф нагрузки, а из-за сквозного тока в выходных транзисторах, т.к. схема примитивная. В реальных драйверах, во всех, уже давно стоит защита от сквозного тока и ток в разы меньше)
|
| |
|
|
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Окт-02, 04:57 | Сообщение # 20 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| Разработал плату. У китайских заводов и магазинов сейчас целую неделю праздники, так что, как раз будет время чтобы всё забыть и потом что-то сделать по-другому 
Узел защиты решил на плате не делать. Буду делать на отдельной плате, т.к. может быть что-то новое в защите придумаю. Пока плата - стандартный модулятор на TL5001, с плавным пуском.
|
| |
|
|
| rw6bw73 | Дата: Четверг, 2025-Ноя-06, 18:52 | Сообщение # 21 |
 знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 160
Статус: Offline
| R4 -скважность. Правильно ли включен средина с крайней ножкой ?
|
| |
|
|
| kotrad78 | Дата: Четверг, 2025-Ноя-06, 20:21 | Сообщение # 22 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| Цитата rw6bw73 ( ) R4 -скважность. Правильно ли включен средина с крайней ножкой ?
Да, правильно
|
| |
|
|
| rw6bw73 | Дата: Суббота, 2025-Ноя-08, 18:12 | Сообщение # 23 |
|
знающий
Группа: Пользователи
Сообщений: 160
Статус: Offline
| Пойдут ли в модулятор диоды GC3D100065A. Емкости у них поболее C3D03060A ?
|
| |
|
|
| kotrad78 | Дата: Суббота, 2025-Ноя-08, 20:01 | Сообщение # 24 |
|
мастер
Группа: Пользователи
Сообщений: 1079
Статус: Offline
| В принципе подойдут. После сборки нужно посмотреть осциллографом на выходе, если ВЧ звон (на рабочем напряжении) слишком большой, немного увеличить затворный резистор.
|
| |
|
|
|
