Audio modulierte DST Ansteuerung

Alles, was mit Spannungen ab 1kV zu tun hat.

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Tesla-Fan
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#31 Beitrag von Tesla-Fan »

Thunderbolt hat geschrieben:
Mo 6. Apr 2020, 08:34
Meinst du die maximale basis-emmiter spannung der transistoren? die ist zawr mit 5V angegeben, aber wenn die basis auf 14V liegt, und der emmiter auf 13,3V, dann beträgt die basisspannung nur 0,7V.
Es zählt ja nur das, was zwischen basis und emitter anliegt.
Ach deshalb wird auch immer die maximale Kollektor - Basis Spannung angegeben und die Basis - Emmiter Spannung ist erst relevant wenn der Transistor eingeschaltet ist und die Spannung zwischen Kollektor und Emmiter durch den geringeren Widerstand im Stromkreis sinkt, da Transistoren ja sowieso Strom abhängig schalten... :hammer:

Aber meine Annahme, dass die Wechselspannung für ein saubereres Schalten des IGBTs mit weniger Ausschaltverlusten sorgt ist schon richtig oder?
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Thunderbolt
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#32 Beitrag von Thunderbolt »

Tesla-Fan hat geschrieben:
Mo 6. Apr 2020, 13:05
Aber meine Annahme, dass die Wechselspannung für ein saubereres Schalten des IGBTs mit weniger Ausschaltverlusten sorgt ist schon richtig oder?
Ja, die Annahmpe ist prinzipiell richtig, weil du ja die ladungsträger "mit gewalt" rausziehen kannst.

Allerdings bringt das in dem fall nicht so viel, weill die komplementärstufe in deiner konfiguration ja nur maximal +-7V treiben kann, was etwas wenig ist, um den IGBT oder FET voll aufzusteuern (so ab 10V sind die dinger voll an)

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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#33 Beitrag von Tesla-Fan »

Thunderbolt hat geschrieben:
Mo 6. Apr 2020, 14:27
Allerdings bringt das in dem fall nicht so viel, weill die komplementärstufe in deiner konfiguration ja nur maximal +-7V treiben kann, was etwas wenig ist, um den IGBT oder FET voll aufzusteuern (so ab 10V sind die dinger voll an)
Wenn ich die Zwischenstufe an 30V anschliessse, messe ich mit dem Oszilloskop zwischen den Emmitern und dem Abgriff zwischen den beiden Elkos +16.8 / -17.2V. Zwischen Gate und Emmiter des IGBT sind es noch +16.4 / -16.8.
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#34 Beitrag von Tesla-Fan »

Ich habe jetzt immer wieder versucht MOSFETs statt IGBTs einzusetzen, jedoch ohne Erfolg.
Entweder geben die MOSFETs gleich auf, bringen nur eine geringe Leistung oder fangen einigermassen gut an, werden jedoch schnell sehr heiss und schwächer.
Woran könnte das liegen?
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VDX
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#35 Beitrag von VDX »

... meist zuwenig Gate-Spannung oder im "Regelbereich", statt schnell durchzuschalten.

Hab' das bei meinen Laser-Leistungstreibern auch - mit Puls/PWM schnell durchschalten kann ich bis über 100 Ampere ... wenn ich den Strom über einen OpAmp "analog" nachregele, geben die nach kurzer Zeit schon bei 10A auf :roll:

Viktor
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#36 Beitrag von Tesla-Fan »

VDX hat geschrieben:
Mi 8. Apr 2020, 11:29
... meist zuwenig Gate-Spannung oder im "Regelbereich", statt schnell durchzuschalten.

Hab' das bei meinen Laser-Leistungstreibern auch - mit Puls/PWM schnell durchschalten kann ich bis über 100 Ampere ... wenn ich den Strom über einen OpAmp "analog" nachregele, geben die nach kurzer Zeit schon bei 10A auf :roll:

Viktor
Hi Viktor

Das Problem besteht schon, ohne dass ich die Pulsweite moduliere, wenn die modulation dazu kommt gehen teilweise auch IGBTs drauf...

Die Flanken scheinen mir recht steil bis jeweils +/-10V.
Kann das an den "abgerundeten" Übergängen liegen? (unten im Bild)
Diese kommen aber schon ab TL494. Früher waren bei der ersten Schaltung ohne IC die Flanken weniger steil und die IGBTs wurden nicht mal richtig warm... Ich könnte mir vorstellen, dass der Schaltvorgang zu hart ist und zusätzliche Schwingungen verursacht oder die Selbstinduktion der Spule das Problem ist.
IGBTs mit Schutzdiode haben länger durchgehalten als die gleichen ohne.
Wenn ich eine Freilaufdiode antiparallel zur Spule integriere dann funktioniert die Schaltung nicht mehr.
Einen Kondensator zwischen C&E bzw. D&S habe ich bereits, ohne diesen sind die Leistungstransistoren in einer Sekunde zerstört. Wenn ich weniger als 1uF nehme sinkt auch die Leistung und wenn ich mehr nehme, merke ich keinen positiven Unterschied.
Vielleicht ist auch meine Vorstellung von einer steilen Flanke falsch..

So sieht das Signal aus direkt ab den integrierten Transistoren ohne Wiederstand, mit den 14V die auch den IC speisen:
TL494 direkt 14V.jpg
Das ist das Signal nach Strombegrenzung, Spannungsteiler und Kondensator:
TL494 nach spannungsteiler und Kondensator.jpg
Und so sieht es aus zwischen Gate und Source nach dem Zwischenverstärker:
MOSFET zwischen Gate und Source.jpg
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Count-Doku
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#37 Beitrag von Count-Doku »

Habe es vielleicht übersehen, aber was für IGBTS und MOSFETS benutzt du eigentlich?
Die genaue Typbezeichnung wäre super.

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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#38 Beitrag von Tesla-Fan »

Hi Count-Doku
Im Push-Pull Betrieb habe ich bereits folgende IGBTs und MOSFETs versucht:
IGBTs:
IRG4PC40F
IXGH30N60C3
IXGH30N60C3D1

MOSFETs:
STW80NE06
3 x STP5NK50Z parallel
IRFPG50

Und momentan noch im Einsatz jedoch mit sehr schnellem Aufheizen und Leistungsverlust:
IRFB11N50A

Ich habe eben nochmal die von Thunderbolt vorgeschlagene Schaltung versucht und die internen Transistoren in Parallelbetrieb verbunden, nun funktioniert diese und die Pulsweite lässt sich auch endlich über 50% einstellen, jedoch habe ich nun wieder den "Bogen" zwischen der Spannungsabfall-Flanke und 0V.
Thunderbolt hat geschrieben:
So 5. Apr 2020, 14:20
was spräche dagegen, die gatenasteuerung so wie unten gezeigt zu lösen?

mehr als 15V am kollektor vom NPN bringen leider nicht mehr ausgangsspannung, weil der treiber als emitterfolger geschaltet ist.
das bedeutet, dass die Spannung am emiter immer 0,7V unter der basisspannung liegt, die in deinem fall ja nicht über 14V liegen kann
Bild
Das sieht dann zwischen Gate und Source so aus:
14V an PNP_NPN.jpg

Ich könnte jetzt ja Theoretisch die Eingangsspannung auf 30V erhöhen und wieder mit den Kondensatoren arbeiten, um die Push-Pull Wirkung in + und - Richtung zu erhalten und so den "Bogen" in den negativen Bereich zu ziehen, wo er keinen Einfluss mehr haben sollte. Dann spare ich mir zwar eine zusätzliche Spannungsquelle, bin aber gleich weit wie vorher, was die Spannungskurve betrifft.
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Latsch
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#39 Beitrag von Latsch »

Hallo Tesla-Fan

Da du ja einen Kondensator über der D-S bzw. über der C-E-Strecke hast, hast du im Prinzip eine Art Primärschwingkreis bestehend aus diesem Kondensator und der Primärspule des Zeilentrafos. Du könntest, sofern noch nicht geschehen, die Frequenz am 494 so einstellen, dass du die Resonanzfrequenz deines Primärschwingkreises triffst. Dabei natürlich kein Musiksignal einspeisen und Pulsweite auf 50% stellen ;) Das würde deinen MOSFET/IGBT entlasten, da er dann "im richtigen Moment" geschaltet wird (Softswitching). Ich hatte das mal so gemacht, dass ich so lange an der Frequenz gedreht hatte, bis Gate- und Drain/Collector-Spannung so aussahen: (sie Bild unten). Dabei den Zeilentrafo im "Leerlauf" lassen (keinen Lichtbogen ziehen).
DSC_8670.JPG
Rechteck ist die Gatespannung, das andere die Drain- bzw Collectorspannung.

Hier noch ein Video von Teslista555, um es zu veranschaulichen ;)
https://youtu.be/BNlAmXi8IKM

Liebe Grüße

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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#40 Beitrag von Tesla-Fan »

Hi Latsch

Ich habe das Ganze mal auf eine Lochrasterplatine gelötet mit Jumpern um zwischen Parallelbetrieb oder Push-Pull Betrieb der beiden IC Transistoren umzuschalten, somit sind schon mal etliche zu lange Leitungen vom Steckboard beseitigt.
Lochrasterplatine.jpg
Anschliessend habe ich die Induktivität der Primärspule gemessen und mit verschiedenen Kondensatoren und den entsprechenden Resonanzfrequenzen experimentiert. Die Abwärme des IGBT ging im Bereich der ausgerechneten Resonanzfrequenzen deutlich zurück und der Lichtbogen war jeweils Kräftig und mit hoher Spannung. Das Problem ist aber, dass die Audiomodulation im Resonanzbereich irgendwie nicht effizient ist und der Ton entweder sehr leise oder stark verzerrt zu hören ist. So um die 33kHz und nach dem Schaltplan ganz unten ist die Musik am besten zu hören, die Werte der Potis für Frequenz, PWM und Audiomodulation müssen vorsichtig angepasst und immer wieder zu einander nachkorrigiert werden, es gibt nur einen sehr kleinen Spielraum, bei dem der Sound laut und klar ohne Verzerrungen zu hören ist. Obwohl der Spannungsverlauf zwischen Kollektor und Emitter sehr ungünstig ausfällt wie hier zu sehen ist: (Die Sonde ist auf 10X eingestellt somit ist es ein 20V/10uS Raster)
Kollektor_Emmiter.jpg

Das wäre noch der aktuellste Schaltplan, zu beachten ist, dass wenn man den Push-Pull Betrieb wählt, die Einschaltzeit von der PWM nicht über 50% geht, aber die Audiomodulation richtig einzustellen in diesem Fall viel leichter fällt.
Schaltplan_TL494CN_PWM_Pin4_PP.jpg
Schaltplan_TL494CN_PWM_Pin4_PP.jpg (80.38 KiB) 393 mal betrachtet
Grüsse
Tesla-Fan
Zuletzt geändert von Tesla-Fan am Di 21. Apr 2020, 22:57, insgesamt 2-mal geändert.
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#41 Beitrag von Tesla-Fan »

Hier ist noch ein Video mit dem neuen Smartphone und dementsprechend besserer Aufnahmequalität.
Die Musik kommt von einem CAT S60 und ist deutlich leiser, da ich ja direkt davor gefilmt habe macht das aber nicht viel aus,
Nur die Lüfter hört man ab und zu im Hintergrund. Ich habe verschiedene Musikrichtungen abgespielt um die Wiedergabequalität vergleichen zu können.

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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#42 Beitrag von Tesla-Fan »

Hallo Zusammen,

Mittlerweile verwende ich einen IC Gatetreiber um nur noch einen IGBT anzusteuern, dies scheint soweit gut zu funktionieren. Die verbauten Teile sind folgende: https://asset.conrad.com/media10/add/16 ... -dip-8.pdf
https://asset.conrad.com/media10/add/16 ... -600-v.pdf

Ich habe auch Versuche gemacht mit verschiedenen Kapazitäten und Anzahl Wicklungen, habe dabei die Induktivitäten gemessen, die Resonanzfrequenzen ausgerechnet und die PWM-Frequenz mit Hilfe des Oszilloskops danach eingestellt. Ich habe mich auch über Gateresonanz informiert und diese durch Verkürzen der Leitungen zwischen Gatetreiber und IGBT und 3 parallelen 4W Widerständen mit zusammen 13.8Ohm am Gate etwas eingedämmt. Dies scheint aber nicht zu reichen wie man beim 2. Bild erkennen kann. Was kann hier noch Abhilfe schaffen?

Die Resultate sind für mich teilweise Verwirrend.
Ich habe festgestellt, dass wenn ich die Frequenz während der Lichbogen brennt, so einstelle dass die Spannung beim Schalten gegen 0V geht, praktisch keine Audiomodulation möglich ist. Woran kann das liegen?
Die Signale mit Lichtbogen sehen dann so aus: (oben das PWM Signal vom Gate-Treiber bei 5V/Div und unten das CE Signal bei 10V/Div. und 10x Einstellung an der Messsonde)
signalvergleich 2.jpg
Wenn ich nun von dieser Frequenz abweiche, sie ohne Lichtbogen so einstelle wie es Latsch beschrieben hat und die Signale auch so wie oben aussehen, dann ist mit Lichtbogen und Audiomodulation die Soundqualität schon sehr gut, aber das Oszilloskop zeigt ein schreckliches Schaltverhalten, wie unten zu sehen ist.
Signalvergleich_3.jpg
Das schlechte Schaltverhalten macht sich auch durch schnelle Erwärmung der Komponenten bemerkbar.
Der IGBT den ich momentan verbaut habe, hat eine eingebaute Diode, wenn ich zusätzlich eine antiparallele Freilaufdiode zwischen die Spulenenden einbaue, gibt die Schaltung keine Leistung her. Ich weis nicht mehr in welche Richtung ich die Versuche machen soll. Die Lösung wird wohl sein, die Kombination aus Kapazität, Induktivität und Frequenz so abzugleichen, dass die Spannung beim Einschalten möglichst bei 0V liegt und das Audiosignal trotzdem übertragen wird. Dies wird jedoch erschwert durch die variierende, audiomodulierte Pulsweite.
Wie packe ich dieses Problem am besten an?
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Norbi
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#43 Beitrag von Norbi »

Hoi der IXD_609 Ist aber ein schöner TreiberIC, den muss ich mir echt merken. 35V Vcc, sowas hab ich schon immer gesucht :)

Ich würde das erstmal ausnutzen und Ground vom Treiber auf -10V runterziehen, so dass das Gate vom IGBT -10V/19V sieht. Der TL494 sollte bis 40V funktionieren und der Audioeingang ist ja auch durch einen Kondensator getrennt.

Bei mir hat auch mal ein Kerko direkt möglichst nah am IGBT zwischen Gate und Emitter geholfen dass der Schaltzustand robuster wird, habe da immer was in der Größenordnung der Eingangskapazität genommen hier also ~1nF; beim Gatewiederstand muss man dann aber wieder anpassen. Vielleicht ist es einen Versuch wert.


P.S. Dieser Kondensator da über Emitter-Collector soll der nur als Snubber dienen oder hat der noch irgendwelche "gewollte" Schwingkreisbedeutung?
Momentan sieht das auf den unteren Bildern so aus als ober der einmal nachschwingt und der IGBT einschaltet wenn der Kondensator halb _geladen_ ist. Ich nehme mal an der hängt da recht niederinduktiv direkt am IGBT, dann wird der kurzgeschlossen und die komplette Energie der Kapazität wird im Halbleiter verheizt (wären 40 Watt bei 33kHz/50V/1µF), dazu hat man eine extrem hohe Stromanstiegsgeschwindigkeit. Unter Umständen wäre es gut den Verlust mit einer Diode in einen Widerstand auszulagern: Fig. 3-> https://www.mouser.de/pdfDocs/APT0404.pdf Irgendwie erscheint mir der Kondensator zumindest für einen Snubber an genau der Stelle auch etwas extrem zu groß.

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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#44 Beitrag von Tesla-Fan »

Norbi hat geschrieben:
Di 21. Apr 2020, 23:49
Hoi der IXD_609 Ist aber ein schöner TreiberIC, den muss ich mir echt merken. 35V Vcc, sowas hab ich schon immer gesucht :)

Ich würde das erstmal ausnutzen und Ground vom Treiber auf -10V runterziehen, so dass das Gate vom IGBT -10V/19V sieht. Der TL494 sollte bis 40V funktionieren und der Audioeingang ist ja auch durch einen Kondensator getrennt.

Bei mir hat auch mal ein Kerko direkt möglichst nah am IGBT zwischen Gate und Emitter geholfen dass der Schaltzustand robuster wird, habe da immer was in der Größenordnung der Eingangskapazität genommen hier also ~1nF; beim Gatewiederstand muss man dann aber wieder anpassen. Vielleicht ist es einen Versuch wert.
Hallo Norbi

Danke für deinen Input.
Ich habe es mal mit dem Keramikkondensator versucht, konnte aber leider keine Änderung feststellen.
Wie würdest du denn die negative Spannung erzeugen und einspeisen?
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Norbi
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Re: Audio modulierte DST Ansteuerung

#45 Beitrag von Norbi »

Hm also wenn es schnell gehen soll und mal eben ne negative Spannung her muss würde ich einfach ein ungeerdetes Steckernetzteil fürs Handy oder so in die Steckdose stecken und Plus auf GND legen.

Wenn es schön werden eher sowas:
u3p_06 (1).gif
u3p_06 (1).gif (5.79 KiB) 254 mal betrachtet
Mit angepassten werten dass die Spannungen Stimmen (statt dem Trafo mit Mittelpunkt gehen auch zwei getrennte Trafos).



Die Negative Spannung hilft aber eigtl. nur dabei dass der Mosfet/IGBT sicher ausschaltet und auch aus bleibt, selbst wenn es am Gate noch etwas schwingt.
Ich glaube aber das ist garnicht so sehr Dein Problem hier.
Gate.jpg
Gate.jpg (33.35 KiB) 254 mal betrachtet
Wenn ich das richtig interpretiere steigt da die Gatespannung auf Sollwert und bricht dann kurz darauf nochmal komplett zusammen, ich denke dass das mit dem Kondensator zusammenhängt der sich da schlagartig entlädt. Deswegen finde ich es am Sinnvollsten daran etwas zu ändern.

Wenn ohne den Kondensator da die Halbleiter sterben wird das wohl an einer massiven Induktionsspitze vom Trafo beim Ausschalten liegen. Da könnte man erstmal einfach den Gatewiderstand erhöhen und sehr viel langsamer schalten. Wenn Trotzdem ein Snubber dran muss wenigstens einen mit Widerstand+Diode.

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