SimpleTesla

[BSVi]

Итак, воодушевивший onetesla, парой мелких катушек на флае (они становятся все более популярными), и моей malleus maleficarum я решил сделать следующий проект: SimpleTesla.

Идея проста - сделать настольную катушку (DRSSTC), которой можно очень просто управлять. Вся электроника будет размещена одной плате - и прерыватель и управляющая электроника и силовуха и MMC.
Останется только намотать катушки, запаять компоненты на плату и готово. В будущем, возможно, найду производителя катушек и тороида, к примеру, есть идея первичку сделать дорожкой на плате.

Управляться катушка будет с андроидофона или ПК по bluetooth. Сначала будет просто жужжалка, потом будет играть midi. В конце-концов получится такой себе конструктор (эм, я же обещал кит), который будет продаваться.

Примерный габариты можно увидеть на макете из говна и веток дезодаранта и корпуса:

Что уже есть
Уже есть более-менее готовая схема:

SimpleTesla.pdf

(312.81 KiB) Downloaded 4366 times

Транзисторы - irgp50b60pd1
Насколько хорошо они будут работать на такой частоте (около 800кГц) пока не знаю, скорее всего, придется лепить фазокомпенсатор (с трансформатором напряжения для снятия ОС он должен быть очень простым). Тем не менее, я хочу использовать именно IGBT из-за того, что им не нужна обвязка.

Микроконтроллер получает команды по блютусу (тут тоже не факт, что это заработает). На схеме разведен ограничитель тока, но в первой редакции его не будет. Также разведен midi вход и выход для соединения нескольких катушек, но, опять-же, сначала они распаиваться не будут.

Как видно, даже в схеме очень много "но", поэтому проект не будет быстрым.

Есть разведенная плата (пока, не вылизана, но разведена):

Уже есть небольшие наброски софта под андроид (эм, я совершенно не умею пограммить под ведроид, учусь по ходу)

Предложения и комментарии приветствуются

[misterio]

а как же UTC4.Х и i3?

[BSVi]

misterio, UTC продается уже. Когда получу отзывы построивших теслы, тогда буду что-то с ним дальше думать
А i3 забросил пока. Проблема в том, что андроидофон намного дешевле и круче чем то, что у меня получается. Логичнее под андрошу писать.

[misterio]

ведроид омерзителен а тело которое стоит меньше чем i3 вообще в руки брать страшно если таковое вообще существует. но это мое имхо разумеется. а навороченный музыкальный интер иметь в виду хотелось бы.
тогда если уж ведроид... сделай по возможности отдельно модуль интера который бы принимал команды с ведроидфона и выдавал бы импульс в оптошнур.

и блютуз сомнительно... и стремно в плане ответственности за проданный девайс. если у тебя оно заработает не факт что у всех остальных будет так же.

[BSVi]

misterio, да эта была моя задумка изначально - ведроид как интерфейс а для сторонних тесел к нему коробочка. Да и не настолько ведроид омерзителен, как то, что я могу сделать за сравнимые деньги. Насчет блюпуп - это вроде как стандарт и он гарантирует, что связь будет, если это возможно. Тут оченьпростая математика - блютус модуль стоит 5$, а оптика + шнур = 50$

[misterio]

у мну кстати тоже мысли об одноплатной настольной катухе витают глядя на onetesla и иже с ними. даже кое какую комплектуху подобрал. но как и несколько других задумок пока отолжу до лучших времен.

[BSVi]

Ну, надеюсь, у меня оно получится Только что запорол одну плату. Сейчас я использую очень старый фоторезист - срок годности вышел в 2010 году и он подглючивает - пятная не проявляются. Сейчас попробую сильно увеличить время засветки, надеюсь, поможет.

[Nikomo]

Инетресный проект, поддерживаю!!!

[iEugene0x7CA]

По моему в качестве ключей выбраны черезчур зверские экземпляры.
В случае нормального драйва вполне прокатят столь любимые всеми IRFP450, к примеру они замечательно работали в моей настольной Micro DRSSTC:

(Видео старое, тут всего 250 В на силовухе и 100 мкс накачки, при 120 мкс и 310 В хреначило будь здоров).
Если проект коммерческий — стоит устанавливать необходимый для работоспособности минимум.

Насчет первички на PCB... По моему сопротивление у неё будет не лучшим, ну или придется делать толстой и щедро покрывать припоем.

[BSVi]

iEugene0x7CA, если учесть всю ту обвязку, которую нужно к 450 и какой радиатор туды нужно влепить, то что я выбрал - вполне нормально. Кроме того, в этой серии есть менее мощные и более дешевые транзисторы. Что касается стримеров, я хочу получить порядка длинны вторички.

[iEugene0x7CA]

На видео как раз вторичка в воздух(она не на всю длину трубы), радиатор не сильно греется(ну, относительно киловаттных SS'ок), из обвяза супрессоры 1.5KE400(1 грн/шт), и 15ETH06(раньше было 7 грн/шт), итого 17+7+1=25, в то время как эти IGBT, если брать на Digikey'е оптом по 25 штук, то каждый по 45 обойдется, одиночно вообще по 66. Да и в конце концов, маленькая DR'ка будет на 600-800 кГц работать, по любому лучше полевикам отдать предпочтение.

[BSVi]

А какой смысл в обвязке полевиков обратными диодами без шотток? Если я смогу эти IGBT запустить на нужной частоте, то остановлюсь на них. Если нет, то переделаю под полевики, что уж тут. Считай, такой себе эксперимент. Сами транзисторы уже куплены в имраде по 41грн. Если не учитывать обвязки, в плату вполне можно воткнуть и полевики и протестировать, как они работают. их у меня достаточно

Экспериментов много будет - сможет ли эта хилая УЦЦшка драйвить это все на такой частоте?
Будет ли блютус работать?
Будут ли cbb81 греться?
Будет ли эта плата работать под первичкой?
Сильно ли геморройно будет мотать трансформатор ОС на одном кольце?
Хватит ли скорости процессора? (есть мыслая поставить stm32f3xx, там прямо внутри компаратор есть)
тип

[VladRT]

Я платку уже почти развёл под одноплатную, только с полигонами проблемка. Но bluetooth в прерыватель хочу вогнать для перестраховки.
Схему могу выложить, но с начала закончу с платой.

[freeman401]

BSVi, предложу такие ключи: IRFPS37N50A стоят такие около 35грн
штука термоядерная просто
отлично работают на частоте 900-1100кГц, имеют максимальный импульсный ток 150А, из обвязки требуют только ультрафаст типа hfa15tb60,
с этими ключами тот радиатор, что приведен на чертежах, точно не нагреется выше 40 градусов
В моей drsstc полумост из них раскачивается парой из ucc27321/2 на частоте ~950кГц без особых проблем.
при токе в контуре около 40-50А малюсенький радиатор практически не греется. При всем при этом катушка выдает максимум две длины вторки (но, возможно, если поэкспериментировать с тором и ММС, то можно и три длины снять)

катушка даже иногда уходила в CW на пару секунд при глюках прерывателя, лампа на потолке мигала, ключи не дохли
http://tinyurl.com/aet8fwf
но... затворы у них 5.5нф

А irfp450-460 ставить не советую, греются как чайник...

[BSVi]

freeman401, отлично! Именно такого результата я и хочу добиться в итоге. Те транзисторы, что ты предлагаешь не на много быстрее моих IGBT. Вот сравни:

IRFPS37N50A

mosfet.gif (9.91 KiB) Viewed 115515 times

IRGP50B60PD1

igbt.gif (8.59 KiB) Viewed 115515 times

В сумме - 132нс у мосфетов против 141нс у igbt. При этом, условия испытания у IRGP50B60PD1 жесче. Думаю, если их поставить в одинаковые условия, и результаты будут одинаковы. Да, IRFPS37N50A у нас дороже, чем IRGP50B60PD1 - 55грн против 41грн.

[freeman401]

Значит эти igbt должны более-менее работать на 800кгц
Закажу пожалуй десяток для будущих проектов...

[BSVi]

Итак, небольшое обновление - собрал плату до того уровня, когда уже можно писать код. Так как это - чисто макет, даже не отмывал толком. Его задача ответить на мои вопросы, а потом он пойдет в утиль.

Верх:

Низ:

Уже нашел несколько багов, в основном, механических. Пока делал, подумал, что, возможно стоит использовать готовые токовые трансфомраотры, вот такие:

Но нужно протестировать, что они выдают.

Начал писать код. И тут случилось ужасное - я, похоже, придумал, как сделать фазокорректор на stm'ке. Ужасное, потому, что это, как и множество других бредовых идей может занять много времени, но идею нужно проверить (тут стоит упомянуть, что у меня уже несколько раз были идеи как сделать фазокорректор на процессоре, но все они оказались плохими). Это потребует несколько большую stm'ку, типа той самой stm32f372, которую я хотел ставить раньше, но зато там есть еще и компаратор - получится все в одном мелком корпусе, ляпота.

В любом случае, запущу пока так, а там буду тестировать и думать. Если действительно удастся написать фазокорретктор и скомпенсировать эти 150нс задержки, то 800кГц такая тесла потянет совершенно без проблем.

[misterio]

плата под корпус что на фотографии будет? а то там вроде нет места для теплоотвода

[BSVi]

Дак посмотри первую фотку в теме - будет наружный радиатор. А внутрях уже мало греющегося остается.

[BSVi]

Итак, первые жертвы. Произошло то, чего я никак не мог ожидать - перепутал вход и выход стабилизатора. В итоге, выгорело все - и stm ка и bluetooth модуль. Хорошо, что есть запас. Не повторяйте моих ошибок

Перепутал их я из-за привычки "ток течет слева на право и сверху вниз". Хотя, в этом и задача макета - отловить мой маразм.

bad.jpg (36.14 KiB) Viewed 115460 times

[iEugene0x7CA]

Может лучше импульсный питальник поставить?
Вроде катушка должна максимально компактной быть, а в ней 35% места уже забито под тяжелый кусок железа, да и тепло со стабилизатора отводить придется.

[BSVi]

Катушка должна быть не максимально компактной, а влазить в выбранный корпус. По факту, половина корпуса остается свободной, так-что смысла делать мега-компактный источник питания нету. Стабилизаторы практически не будут греться - максимум 0.2вт, что легко рассеет этот корпус.

[BSVi]

Написал самую сложную часть софта - триггер с таймаутом. В качестве триггера я использую вход brk_in таймера. Сам по себе вход предназначался для защиты импульсников по току и работает асинхронно, что нам и нужно. К сожалению, частоты stm'ок сотой серии (24МГц) не хватило, чтобы этот триггер нормально работал, поэтому, на макете, сделал небольшой оверклок - до 48 МГц, потом перейду на что-то более адекватное задаче.

Вот что получилось (желтый - сигнал обратной связи, синий - сигнал, запрещающий тесле работать):

trigger.gif (5.58 KiB) Viewed 115411 times

Как видно, работает по обоим фронтам и довольно быстро, порядка 10нс.

Это - фактически немного более хорошая (два фронта) реализация вот этого куска из схемы Стива:

steven.gif (7.63 KiB) Viewed 115411 times

Теперь нужно написать детектор пониженного напряжения и паять силовуху.

[BSVi]

Итак, небольшое обновление. Дописал прошивку, намотал трансформаторы, исправил еще пару ошибок, начал тестировать. С ходу получилось вот так:

Задержка между сигналом обратной связи и переключением транзистора (синее - ОС, желтое - переключение полумоста).

delay.gif (6 KiB) Viewed 115347 times

Как видно, задержка порядка 110нс. IGBT работают отлично, но просится фазокоррекция. Пока ее нет. Для начала запущу это так, а потом и коррекцию прикручу. Больше меня беспокоит этот звон. Он значит, что между транзисторами происходит нехилый такой сквозняк. В принципе, этот сквозняк не страшен из-за большой скважности, но хотелось бы от него избавиться. Для того, чтобы избавится, придется завалить фронты, а значит, еще больше задержать сигнал.

Сигнал на затворах (без питающего напряжения) выглядит вот так:

gate.gif (5.53 KiB) Viewed 115347 times

Естественно, при подаче питающего напряжения, сигнал портится. Теперь вот думаю, что делать дальше.

[misterio]

оптодрова просятся. но не самодельные а готовые с мощным выходом. правда это дополнительная задержка будет и частота велика... но такие дрова и умощнить не сложно а коррекция фазы и так уже просится. а еще изолированное питание надо... в общем усложнений и удорожаний конечно дофига... делема.