UD2.7 auf Punktraster

[MaxZ]

Guten Abend allerseits!


Wie ich schon in einem anderen Thema andeutete, bin ich am Planen einer DRSSTC. Ein Teil davon habe ich nun fertiggestellt, und möchte euch natürlich nichts vorenthalten
Hier stelle ich euch meine Portierung des UD2.7 von loneoceans auf Streifenraster vor. Da ich nichts mit SMD anfangen kann, und ich mir auch keine Platine ätzen (lassen) wollte, muss der Treiber halt selbst zusammengebrutzelt werden. Dabei war mir am wichtigsten, alle Verbindungen möglichst kurz und somit den gesamten Aufbau möglichst kompakt zu halten.
Obwohl ich die Platine mehrmals überprüft habe, bin ich mir nicht 100% sicher, ob sie wirklich fehlerfrei ist (zu schnell hat man hier was übersehen). Gebaut habe ich sie ebenfalls noch nicht, denn ich möchte zuerst eure Meinung und Kritik dazu hören. Edit: Gebaut, getestet, läuft

Details (Aktualisiert am 3.9.16! Siehe Änderungen):

• Spannungsregler und Unterspannungsschutz wurden weggelassen, da beide Funktionen vom Netzteil übernommen werden
• UCCs und LM311 werden mit 12V anstelle von 9V versorgt; laut Datenblatt kein Problem
• Bauteilnummerierung/-benennung identisch zu loneoceans Originalschaltplan
• TL3116 durch MAX913 ersetzt (wie kaizerpowers es auch getan hat)
• FDD8424H durch IRF530+IRF9530 ersetzt (siehe CTCs diskreter Treiber)
• 74HC74 durch 74HCT74 ersetzt, da schneller (28ns vs 175ns) - Siehe Änderungen!
• Alle Dioden durch 1N5819 ersetzt
• 1nF/10nF/100nF Kondensatoren: Typ WIMA MKS2
• Alle anderen Kondensatoren: Typ MLCC, Dielektrikum X7R (z.T. auch von loneoceans genutzt)
• Alle 100nF Kondensatoren an den ICs sind in deren Sockel integriert (das hat ne Menge Platz gespart!)
• IRFs so platziert, dass sie leicht an einen großen Kühlkörper montiert werden können
• Design follows function: die Stiftleisten befinden sich nicht immer am Rande der Platine zugunsten kürzerer Verbindungen

Änderungen:

1. Pufferkondensatoren C2, C3, C4A, C4B hinzugefügt (Danke zeeman)
   74HCT74 wird nicht verwendet (Danke kilovolt)
   Layout, Teileliste und Bestellung angepasst
2. Fehlende Verbindung im Massepfad ergänzt
3. Gravierenden Fehler im Feedbackteil korrigiert. Der 51R Widerstand war nicht mit GND verbunden, sondern sonst wo, was fehlerhaftes Schalten des Treibers hervorrufte.
4. Achtung oben genanntes Netzteil ist nicht geeignet! Der Treiber funktioniert damit nicht.
   Treiber hat sich als wunderbar funktionstüchtig herausgestellt

Stückliste:

UDPR Stückliste.xls

(34.5 KiB) 175-mal heruntergeladen

Bestellung auf Mouser - Sie enthält alle Bauteile AUßER: LWL-Empfänger, Netzteil, IC-Sockel

Noch eine kleine Frage: Da ich nicht unbedingt bei coilcraft bestellen und importieren will, habe ich micht gefragt, ob ich die Phase-lead-spule auch selbst wickeln könnte, z.B. auf einen kleinen Mat.77 Kern? (Den Mehraufwand des Wickelns beim Abstimmen nehme ich in Kauf) Nachtrag: Erledigt! Samples bestellt.


Vielen Dank für alle Kommentare und Liebe Grüße,
Max


Das Wichtigste zum Schluss - die Bilder:

Komplette Bestückung
Ansicht von oben; Rückseite ebenfalls sichtbar

UDPR komplett durchsichtig.png (152.9 KiB) 3924 mal betrachtet

Alle Drahtbrücken
Ansicht von oben; Rückseite ebenfalls sichtbar

UDPR Brücken durchsichtig.png (77.75 KiB) 3924 mal betrachtet

Zinnbrücken (Farbe dient nur zur Orientierung)
Ansicht von unten; Oberseite ebenfalls sichtbar

UDPR Brücken unten durchsichtig.png (137.85 KiB) 3924 mal betrachtet

[zeeman]

Hi,
toll wieder eine DRSSTC. *freu*, viel Erfolg wünsche ich schonmal !
du kannst auf Coilcraft Samples bestellen die sind kostenlos in kleiner Stückzahl. Musst halt einen Firmennamen reinschreiben, z.B. "Hochspannungslaboratorium Köln-Porz", ^^ das kommt immer gut Lieferzeit ist meist unter 3 Wochen.

Nur eine kleine Anmerkung zum Netzteil: Wenn es ein Unterspannungsschutz hat und der auslöst kann es sein dass dein IGBT unter vollast abschaltet das wäre fatal. Das besondere bei Loneoceans ist ja dass dieser Schutzmechanismus immer erst im nächsten Nulldurchgang greift. Auf jeden Fall würde ich ein zwei kleine Elkos an der Treiberendstufe (24Volt-Bereich) vorsehen um Spitzenströme abzufangen.


liebe Grüße,
Zeeman

[MaxZ]

Guten Abend zeeman,


Danke für die Wünsche!

Ans Samplen hatte ich gar nicht mehr gedacht, danke!

Mit dem Unterspannungsschutz hast du Recht, das muss ich mir nochmals durch den Kopf gehen lassen...

Ich dachte die Caps C22, C28, C29 (je 4,7uF) würden zum Bereitstellen von Spitzenströmen dienen? Oder sind die nur unzureichend? (wozu dienen diese dann?)
Nachtrag: Beziehst du dich etwa auf C4A/C4B (100uF)?


Liebe Grüße!
Max

[kilovolt]

Guten Morgen Max

Finde ich super, dass Du den UD2.7 baust! Danke auch für die Doku, die Du da jedermann zur Verfügung stellst! Werde ich vermutlich auch mal noch nachholen, allerdings möchte ich es lieber mit Streifenraster lösen. Den Unterspannungsschutz werde ich auch weglassen, ich denke, das Szenario kommt wohl eher nicht vor in der Praxis, wenn man ein vernünftiges Netzteil verwendet.

74HC74 durch 74HCT74 ersetzt, da schneller (28ns vs 175ns)

Hier muss man sich einfach bewusst sein, dass die erwarteten Eingangspegel etwas anders sind und die Betriebsspannung nur 5V betragen darf beim HCT (letzteres ist aber glaube ich bei dieser Schaltung ohnehin gegeben).

Noch eine kleine Frage: Da ich nicht unbedingt bei coilcraft bestellen und importieren will, habe ich micht gefragt, ob ich die Phase-lead-spule auch selbst wickeln könnte, z.B. auf einen kleinen Mat.77 Kern? (Den Mehraufwand des Wickelns beim Abstimmen nehme ich in Kauf)

Die Induktivität muss doch verstellbar sein, um den optimalen Punkt zu finden. Das geht mit was selbstgewickeltem eher nicht. Sampeln bei Coilcraft ist jedoch recht einfach. Habs in diesem Ausnahmefall auch so gemacht, obwohl ich diese Praxis eigentlich nicht so toll finde den Firmen gegenüber. Diese Spülchen konnte ich sonst nirgends finden.

Na dann viel Erfolg beim Bau! Freue mich auch, dass Du in diese interessante Materie einsteigst Ich denke, der Bau auf Loch- oder Streifenraster dürfte durchaus machbar sein, wenn auch nicht unbedingt ganz einfach.

Beste Grüsse
kilovolt

[MaxZ]

Hallo kilovolt,


Danke für die moralische Unterstützung!

Hat das konkrete Gründe, dass du auf Lochraster bauen willst, oder ist das eher Geschmackssache? Ich habe mich bewusst hier für Streifenraster entschieden, um mir das Leben einfacher zu machen. Ansonsten wäre das Ganze wohl noch größer geworden...

Sinn und Vorteile des Unterspannungsschutz in Kombination mit diesem Netzteil muss ich erst austesten (Überstromschutzverhalten des Netzteils). Wenn das eh bei Überlast promt von 24V auf 0V abschaltet, hilft Unterspannungsabschaltung im nächsten Nulldurchgang wohl eher wenig.

Ich war auch der Meinung, dass in diesem Fall, wo wirklich high=5V, low=0V und 5V Betriebsspanmung "garantiert" ist, der Unterschied zwischen HC und HCT weniger ins Gewicht fällt.

Ich nehme meinen Vorschlag mit der selbstgewickelten Spule zurück, wie gesagt, ich hatte das Samplingprogramm ganz vergessen.


Liebe Grüße,
Max

[kilovolt]

Hat das konkrete Gründe, dass du auf Lochraster bauen willst

Es ist wohl ein Stück weit eine Glaubensfrage, das gebe ich gerne zu. Aus meiner persönlichen Sicht der Dinge ist Streifenraster jedoch mechanisch eindeutig robuster als viele, nur durch reines Lötzinn verbundene Lötaugen (es sei denn, man macht sich die Mühe und verstärkt die Brücken auf der Lötseite noch mit richtigem Draht). Dafür hat Streifenraster natürlich den Nachteil, dass man die Verbindungen wohl teils etwas weniger direkt ausführen kann und, wie Du auch richtig erwähnt hast, die Schaltung wohl tendenziell etwas mehr Platz braucht (abhängig davon, wie gut man plant resp. wieviel Erfahrung man hat).

Gruss kilovolt

[zeeman]

Hi,

ich hatte jetzt gar nicht geguckt wegen den elkos. Du hast gesagt du lässt die Spannungsregler weg und da sitzen ja im Original auch kleine Elkos, die sind für die Spitzenströme gedacht. Daher wollte ich nur darauf hinweisen wie wichtig die sind. Ich würde mich bei der Kapazität am Originalplan orientieren, wobei ein paar uF mehr sicher nix schaden, besonders wenn du mit den 24 Volt Endstufen das Gate eines großen IGBT-Bricks umlädst

Ich hab meinen UD auf Locheraster gebaut, teilweise fliegend verdrahtet. Ist etwas nervig die ganzen Leiterbahnen mit draht zu legen dafür ist man sehr flexibel. Streifenraster ist in der Planung Anspruchsvoller dafür wie von Kilovolt gesagt mechanisch sicher die bessere Variante.

Bei Frequenzen um die 100kHz verzeit einem die elektronik noch die ein oder andere bauliche Sünde... Würde dir aus meiner Erfahrung übrigens empfehlen die Resonanzfrequenz deiner Spule nicht über 70kHz zu bauen, macht gerade mit den größeren Bricks vieles einfacher

grüße,
Zeeman

[kilovolt]

Ich war auch der Meinung, dass in diesem Fall, wo wirklich high=5V, low=0V und 5V Betriebsspanmung "garantiert" ist, der Unterschied zwischen HC und HCT weniger ins Gewicht fällt.

Ehrlich gesagt, ich würde Dir trotzdem empfehlen, entweder alles HCT oder dann alles HC-Logiken zu verwenden und nicht unterschiedliche Logiken zu vermischen. Klar, HC und HCT mag funktionieren, aber es ist dennoch eine potentielle Fehlerquelle, die dann nur mit Mühe eruriert werden kann. Eine gute Zusammenfassung über die unterschiedlichen Logikpegel für Ein- und Ausgänge verschiedener Logikfamilien hat man hier:

http://www.elv.de/elektronikwissen/74er ... teine.html

Und diese Aussage:

74HC74 durch 74HCT74 ersetzt, da schneller (28ns vs 175ns)

kann ich auch nicht direkt bestätigen. Die Zeiten hängen vorallem stark von der verwendeten Betriebsspannung ab und auch vom Hersteller. Da findet man alle möglichen Angaben in verschiedensten Datenblättern, daher wäre ich hier vorsichtig mit der Beurteilung.

Gruss kilovolt

[MaxZ]

Guten Abend!


@zeeman, kilovolt: Danke für die Ratschläge - ihr habt natürlich beide Recht damit. Sie haben ihren Weg auch schon in den 1. Beitrag gefunden Danke auch kilovolt für die weiterführenden Details!

Coilcraft Samples sind bestellt!

Wenn niemand mehr Bedenken hat, werde ich die Sache wohl so basteln. Aber leider zieht sich das bestimmt noch eine Weile, da die ersten Prüfungen bereits im Anflug sind...


Liebe Grüße,
Max

[kilovolt]

Das wird ein starkes Projekt, super! Verwendest Du die SKM200GB128D in der Brücke?

Gruss kilovolt

[MaxZ]

Aber klar! Es wird noch ein Thema folgen, in dem ich die Teslaspule selbst vorstelle, da bin ich nur noch mit dem Entwurf nicht so weit.
Ich möchte meine DRSSTC wirklich so professionell/sauber wie mir nur möglich aufbauen, und versuche deshalb soweit es geht alle Aspekte im Vorraus abzuwägen und zu planen. Natürlich ist mir voll und ganz bewusst, dass es da Grenzen gibt und vor allem, dass ich z.B. nicht die errechnete Resonanzfrequenz vun 69,3852kHz (willkürlich gewählt) haben werde; nichtsdestotrotz will ich mich hier wie möglichst viel von meinem üblichen Motto "Erst bauen, dann schauen" distanzieren.
Außerdem werde ich nach diesem Projekt so schnell nicht mehr Gelegenheit für ein weiteres dieser Art haben (nächstes Schuljahr steht u.a. Abitur an). Deshalb soll es auch von den Dimensionen her eine ordentliche Spule werden Konkret meine ich, dass wenn mir niemand wehement widerspricht, ich 2 mal 2 SKM200GB128D verwenden werde.
Wie gesagt, Details werden folgen!


Liebe Grüße,
Max

[kilovolt]

Bin sehr gespannt darauf, Max! Insbesondere interessieren mich Deine Erfahrungen zur Parallelschaltung der Bricks. Irgendwo hab ich gelesen, dass die Bricks problemlos parallel geschaltet werden dürfen aufgrund einer speziellen Technologie, müsste mal nachsehen, wo das stand, vermutlich im Datenblatt oder den Application Notes. Ich glaube, das war aufgrund der "soft punch through technology". Was das besondere an dieser Technologie ist, müsste man mal in ner ruhigen Minute nachlesen. Der einzige spürbare Nachteil bei einer Parallelschaltung dürfte wohl die daraus resultierende, doppelte/mehrfache Gatekapazität sein sowie der grössere Platzbedarf. Und - wahrscheinlich sollte man auch nicht an die absoluten Grenzen gehen, also bei Paralelschaltung von zwei Stück nicht exakt den doppelten Strom fordern.

Hier noch ein Artikel zu Soft Punch Through:
http://www.5scomponents.com/pdf/nu00sd-web.pdf

Beste Grüsse
kilovolt

[MaxZ]

Guten Abend kilovolt!

Hoffentlich wird das Resultat den Erwartungen (auch meinen) gerecht.
Dem Artikel nach, den du verlinkt hast, liegt der Vorteil in Parallelschaltungen hauptsächlich im positiven Temperaturkoeffizient, sodass sich der Strom von selbst gleichmäßig auf die parallelen Bricks verteilt. Ein weiterer Vorteil sind die allgemein niedrigeren Verluste.
Die doppelte Gatekapazität stört mich eigentlich eher wenig (siehe Thema zur Spule selbst).
Die Grenzen werde ich wohl beim testen vorsichtig ausloten. Ich gebe zu, versucht zu sein, die Grenzen der Bricks auszutesten (also wann sie endgültig kapitulieren), doch 4 Bricks sind mir dann doch zu viel dafür... Vielleicht unternehme ich den Versuch mal mit 2. Aber das hat Zeit.

Liebe Grüße,
Max

[MaxZ]

Guten Abend!

Kleines, aber wichtiges Update: Der 51R Widerstand im Feedbackteil war nicht mit GND verbunden, sondern hing gewissermaßen in der Luft. Dadurch wurde das Feedbacksignal nicht richtig aufbereitet, weshalb der Treiber sehr störanfällig war und willkürlich schaltete.
Soweit ich das bei meinem Exemplar beurteilen kann, sollte er in dieser Version (03_04_16) richtig funktionnieren.

Liebe Grüße,
Max

[kilovolt]

Max, super, dass Du den Fehler gefunden hast Ein Unterbruch zwischen GND und dem unteren Ende des Shunts erklärt in der Tat alles. Respekt, dass Du so hartnäckig drangeblieben bist. Nun steht einem Happy-End wohl nichts mehr im Wege

Beste Grüsse
kilovolt