Audio modulierte DST Ansteuerung

[Thunderbolt]

Hallo Tesla-Fan,

Ich bin langsam aber sicher am ende meines Lateins und überlege doch die Variante mit dem TL494 zu versuchen, ich frage mich aber auf welche Weise und wie stark das schwache Audiosignal hierbei aufmoduliert wird.

Das hängt von der konfiguration ab

Prinzipiell erzeugt der TL494 intern eine Sägezahnspannung, die dann mit dem audiosignal verglichen wird


Daraus entsteht dann das PWM signal.

der TL494 hat zwei OPamps intergriert, mit denen du das signal verstärken

[Tesla-Fan]

Ich hab mal ein bisschen gestöbert und einen KA7500C IC in einem ausgeschlachteten PC Netzteil gefunden. Dazu noch einen geeigneten MOSFET.

Soweit ich es verstanden habe, kann ich einfach bei VCC auf Pin 12 10-40V einspeisen, Pin 5 durch einen 0.001uF Kondensator, Pin 6 durch ein 100kOhm Poti und Pin 7 direkt mit Gnd verbinden. Und das Teil sollte dann die beiden integrierten Transistoren in einer durch das Poti einstellbaren Frequenz ein und ausschalten. Die Pulsweite sollte sich auch über ein Poti von VCC nach Pin 3 einstellen lassen, sehe ich das richtig?

Wenn ich beide integrierte Transistoren Parallel schalte habe ich einen max. Ausgangsstrom von 400mA, das sollte eigentlich reichen um die Gateladung schnell genug bereit zu stellen, bis jetzt hatte ich ja auch nur 500mA vom 24V Netzteil. Was mich ein wenig verunsichert, ist dass ich mit Kondensatoren und stärkeren Transistoren gearbeitet habe, werde ich wohl wieder das PNP/NPN Transistorenpaar verwenden müssen?

Nun will ich ja auch noch mein Audiosignal einspeisen, dies müsste über den D.T. Pin 4 und Gnd funktionieren.
Ich habe aber Bedenken bezüglich der Spannung des Audiosignals, welches maximal +/-0.6V beträgt, jedoch auch unter die 0.3V Minimalspannung geht.
Du (Thunderbolt) hast mal integrierte Verstärker angesprochen, diese sind hier auch vorhanden und scheinen sich intern auf die gleiche Weise wie Pin 4 auf das PWM Signal auszuwirken. Also müsste ich, falls die Spannung für Pin 4 nicht ausreicht einfach auf einen der Verstärker umsteigen können, wahrscheinlich wäre dies sowieso der bessere Weg, ich nehme an Pin 4 wird keine Wechselspannung aufnehmen sondern nur die Positiven Halbwellen einkoppeln.

Habe ich etwas übersehen?

Ich werde es mal mit Labornetzteilen versuchen, nehme die Mindestwerte und beobachte mal mit dem Oszilloskop.

Hier wären die Datenblätter:

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Datenblatt2.jpg (52.46 KiB) 3587 mal betrachtet

Datenblatt3.jpg (71.17 KiB) 3587 mal betrachtet

Datenblatt4.jpg (36.56 KiB) 3587 mal betrachtet

[Thunderbolt]

Hallo Tesla-Fan,

der KA7500C ist wenn ich mich nicht irre nur ein umgelabelter TL494, sollte also genauso gut funktionieren.

prinzipiell sind deine annahmen zur funktionsweise richtig

für RT würde ich allerdings ein poti + widerstand verwenden, sonst wird das mit dem einstellen eventuell fummelig weil die frequenz nach oben hin nicht begrenz ist.

damit du pin 4 sinnvoll zur modulation nutzen kannst solltest du aber die OpAmps so beschalten, dass sie keine spannung liefern, dann hat pin 4 bzw. pin 3 die alleinige kontrolle über die pulsbreite.

d.h. du legst pin 1 und 16 auf GND und pin 2 und 15 auf Vref.

außerdem will pin 13 abhängig davon, ob du die beiden ausgangstransistoren parallelschaltest oder im push-pull betreibst auf GND over Vcc geschaltet werden.

[Tesla-Fan]

Thunderbolt.. ich weis nicht was ich ohne dich machen würde , vielen Dank!

Ich mach mich gleich an die Arbeit, Ergebnisse folgen.

[Tesla-Fan]

Hallo mal wieder

Ich habe den KA7500C zum Laufen gebracht, leider habe ich aus versehen einen der beiden Transistoren gekillt, was zwar den maximalen Ausgangsstrom auf 200mA begrenzt, da ich jedoch sowieso wieder mit dem PNP/NPN Transistorenpaar Arbeiten muss um auf eine anständige Schaltgeschwindigkeit zu kommen, ist dies nicht weiter schlimm. Auch das Audiosignal aus dem Handy muss ich verstärken, die Modulation funktionierte nur beim Frequenzgenerator der ständig das volle Volumen abspielt.
Der Dead Time Eingang am Pin 4 eignet sich sehr schlecht für eine saubere Wiedergabe, weil er immer voll ausschaltet und so keine gute Audioqualität bietet, deshalb habe ich es anders versucht.

Ich habe die Spannung für Pin 3, die die Pulsweite einstellt, mit dem Audiosignal moduliert, somit habe ich eine effektive Audio-Pulsweitenmodulation. Ich habe auch mal mit einem externen OP-Amp. versucht, jedoch scheint das Audiokabel eine 50Hz Schwingung aus der Umgebung aufzunehmen und diese wird dann auch verstärkt.. Der Verstärker hatte aber auch einen sehr hohen Gain. die integrierten scheinen weniger zu haben, aber wie würde sich das auf die Pulsweite auswirken?
Wenn es sich gleich verhält wie über Pin 4 oder immer nur die positiven Halbwellen verstärkt, bleibe ich lieber bei Pin 3.
Das Ergebnis war aber noch nicht zufriedenstellend, vor allem, weil der MOSFET immer sehr heiss und letztendlich zerstört wurde. Die Flanken des Rechtecksignals waren eigentlich steil, auch nach dem Transistorenpaar, Schaltverluste sollten also eigentlich weniger das Problem sein, denn ich hatte bei meiner alten Schaltung einen flacheren An- und Abstiegswinkel, zwar auch nur im 1us Bereich aber es funktionierte mit den IGBTs trotzdem gut. Mit MOSFETs jedoch nie wirklich gut, wenn überhaupt.


So Sieht es aus wenn ich über Pin 4 Moduliere:

Hier die unmodulierten Flanken nach dem NPN/PNP Paar:

Und noch im Zoom:

Das ist noch der aktuelle Schaltplan, ich werde aber wahrscheinlich wieder auf den alten wechseln, da dieser wesentlich besser funktioniert hat und die Soundqualität auch viel besser war, mal sehen wenn morgen die neuen IGBTs ankommen, wie es sich dann verhält. Ich habe noch eine 2. Variante für die Verbindungen des Spannungsteilers, wenn ich den 5.6k Widerstand vor den Transistor hänge ist die Audiomodulation um einiges stärker ausgeprägt.

Schaltplan_KA7500C.jpg (90.79 KiB) 3509 mal betrachtet

Grüsse Tesla-Fan

[Thunderbolt]

Du kannst mal versuchen, den C5698 rauszuwerfen, das audiosignal per kondensator einzukoppelt und hinter dem kondensator ein poti zum DC-Offset einstellen zu verschalten

Enden vom poti an GND und REF, den schleifer hinter den kondensator ans audiosignal.

[Thunderbolt]

Anbei noch ein schaltplan zur verwendung der integrierten opvs als verstärker

würde als verstärkungsfaktor 10-20 anpeilen

[Tesla-Fan]

Das Einkoppeln mit dem C5698 funktioniert eigentlich recht gut, ich versuche es aber trotzdem mal mit deinem Vorschlag oder sind es 2 Vorschläge? Den ersten verstehe ich nicht ganz, wo wäre dann die Verbindung zur Audiomodulation?

Die Skizze ist verständlich.
Dann kann ich mit dem Poti das +/- Audiosignal in positive Wechselspannung "hochziehen" und durch die Verwendung aller 3 Anschlüsse des Poti R3, ist dessen Wert auch nicht ausschlaggebend.
Der Verstärkungsfaktor ist R1/R2, wenn ich nun die Spannung von Pin 3 um +/- 0.6V variieren möchte, dann muss ich entweder eine Verstärkung von 1 haben oder die Audio-Eingangsspannung auf +/-0.06V begrenzen um mit dem Verstärkungsfaktor 10 zu arbeiten.
Habe ich was falsch verstanden oder übersehen?

Der Schaltplan müsste dann so aussehen?

Schaltplan_KA7500C_AMP.jpg (87.79 KiB) 3464 mal betrachtet

[Thunderbolt]

Hallo Tesla-Fan

Jo, prinzipiell waren es zwei Vorschläge
Das mit dem OpAmp ist halt die elegantere lösung, weil das signal auchnoch verstärkt wird, außerdem kannst du dann offset und verstärkung separat einstellen

ich hatte für audiosignale 0.7V im kopf, kann aber sein, aber das gilt nur bei 0dBu...
einfach solange die verstärkung hochdrehen bis was passiert

[Tesla-Fan]

Also müsste ich für R1 und R2 eigentlich auch Potis nehmen um herauszufinden wie die Widerstände dimensioniert sein müssen..
Ich weis nicht so recht, wenn die 50Hz aus der Umgebung auch wieder mit verstärkt werden, dann habe ich das Brummen nachher im Sound. Ausserdem funktioniert die Modulation über den Transistor wirklich gut, ich habs mal aufgenommen:
https://drive.google.com/file/d/1Gw7bkY ... sp=sharing

Mal ein Zwischenfazit:
Die Alte Schaltung war simpel und hatte keine Probleme mit den 50Hz weil diese in die Amplitude übertragen wurden und nicht in die Pulsweite, aber ich konnte die Pulsweite der Trägerfrequenz nicht beeinflussen da ich mit der Sinusfunktion arbeiten musste, somit hatte ich keine Leistungsbegrenzung aber eine sehr gute Soundqualität.

Die Neue Schaltung ermöglicht das einstellen der Pulsweite und müsste durch die steilen Flanken weniger Schaltverluste generieren. Was bei der vorherigen Schaltung mit IGBTs zwar kein Problem war, ausser bei MOSFETs. Diese funktionieren aber auch bei der neuen Lösung mit dem IC trotzdem nicht richtig, woran könnte das liegen?
Die Soundqualität konnte ich noch nicht Testen.

Ich habe gerade noch einen TL494CN gefunden, der KA7500C ist soweit ich die Datenblätter verglichen habe identisch, der Ausgangsstrom jedes Transistors beträgt jedoch max 500mA statt 250ma jetzt kann ich wieder beide interne Transistoren benützen und die IGBTs eventuell direkt ansteuern.
Die neuen IGBTs sind auch gerade angekommen, nun wird endlich verglichen.

[Tesla-Fan]

Funktioniert soweit gut, nur die Pulsweite lässt sich nicht grossartig verstellen ohne dass die Audioqualität darunter leidet, somit werde ich den OpAmp benutzen. Hierzu werde ich zunächst mal nur mit Potis arbeiten um die Werte zu evaluieren.
Ausserdem ist weiterhin das 50Hz Brumen hörbar, also muss wohl noch ein High-Pass Filter nach dem Audioeingang dran, dafür kann ich ja im Prinzip gleich den 1uF Kondensator verwenden und einen 3.3k Widerstand danach auf Gnd.
Ich habe noch eine Möglichkeit gesehen bei der man Gnd einfach an den Schutzleiter der Steckdose hängt. Besteht hier ein Risiko?
Keine der Spannungsquellen hat einen Erdanschluss.

[Tesla-Fan]

Hallo Thunderbolt
So.. endlich bin ich auf den grünen Zweig gekommen mit dem TL494CN, ich habe ein ausführliches Datenblatt gefunden mit Beschreibungen zu den Funktionen und den jeweiligen Verbindungen.
Deinen Vorschlag mit dem Ersetzen des Transistors habe ich umgesetzt, jedoch an Pin 4 statt Nr. 3.
Die Soundqualität kann nun mit der der ersten Schaltung mithalten, die Pulsweite lässt sich einstellen und unabhängig davon auch die Lautstärke. Es funktioniert aber nur mit einem meiner Smartphones, die anderen bringen eine zu geringe Spannung an den Audioausgang. Ich lasse es aber vorerst mal mit dem OpAmp, die Soundqualität war immer schrecklich, egal wie ich die Potis eingestellt habe.
EIn weiteres Thema ist die Form des Rechtecksignals, die Flanken (gemessen an Pin 10 und Pin 8 während des Betriebs) sehen nicht wirklich gut aus, dies macht sich auch als Verlustleistung bemerkbar.
Ich würde diese gerne noch steiler hinbekommen. Eine Möglichkeit wäre sicherlich der Gatetreiber den du bereits erwähnt hast. Eine andere wäre das PNP/NPN Transistorenpaar wieder in die Schaltung integrieren. Könnte ich aber eventuell sonst noch etwas an der Schaltung ändern?

Edit: ich habe mich erstmal für die PNP/NPN Variante entschieden, bestelle aber noch ein paar Gatetreiber und TL494, dann sollte das Material reichen um eine 2. Lautsprecher zu bauen und die Bässe zu trennen, da sie die höheren Töne durch ihre hohe Amplitude beeinträchtigen.

So sahen die Flanken aus: (wieso auch immer das Bild verkehrt ist und sich nicht drehen lässt...)

Nun sind sie ziemlich steil:

Das wäre nun der aktuellste Schaltplan.

Schaltplan_TL494CN_PWM_Pin4_PP.jpg (81.51 KiB) 3300 mal betrachtet

Vielen Dank nochmal für deine Unterstützung und die Geduld!

[Thunderbolt]

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

[Tesla-Fan]

Durch den Spannungsteiler und den Kondensator habe ich an der Basis der beiden Darlington Transistoren eine Wechselspannung von weniger als +/- 5V, was jeweils die maximale Basisspannung der Transistoren ist. Wenn ich den PNP Transistor mit einer negativen Spannung versorge statt mit 0V, sollte dadurch der IGBT auch schneller ausschalten, da der sanfte Übergang von der steilen Flanke zur kurzzeitigen Gleichspannung im negativen Bereich liegt statt bei 0V?

Ich kann es mal mit deinem Vorschlag versuchen, jedoch werde ich nach dem Widerstand wieder einen 2. gegen Gnd. brauchen da ich kein anderes Transistorenpaar habe und das vorhandene die 14V an der Basis nicht aushalten würde.
Wozu dient eigentlich der 100nF kondensator?

edit: Ich habe es ausprobiert, letztendlich wurde der IGBT mit interner Diode zerstört, es gab auch keinen Lichtbogen. Die Pulsweite am Ausgang der beiden Transistoren war bei 99%, mit dünnen spitzen Absackern bis auf ca 6V bei 14V Einspeisung.
Ich habe es mit verschiedenen Widerstandskombinationen, Potistellugen und Gnd Anschlüssen versucht, hatte aber keine Chance das richtig zum Laufen zu bringen.
Ich werde wohl bis auf weiteres den Weg über Push-Pull mit + und - Amplitude nehmen. Wenn die Gatetreiber diese Woche ankommen seh ich dann weiter.

[Thunderbolt]

Durch den Spannungsteiler und den Kondensator habe ich an der Basis der beiden Darlington Transistoren eine Wechselspannung von weniger als +/- 5V, was jeweils die maximale Basisspannung der Transistoren ist.

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.