Schaltung DC/DC-Wandler +30V auf -50V/600mA

Fri Jan 08, 2010 7:20 pm   

Da ich normalerweise sowas nie mache fehlt mir etwas
der Marktüberblick bezüglich Schaltungen, Bauteile.
Aber da es hier ja Leute mit viel Übung in dem Bereich
gibt ...
* Es werden nur 1-2 Geräte gebaut:
Anwendung ist ein Programmiergerät für antike 1702A EPROMs.
* Die Eingangsspannung ist +30V, kommt geregelt aus Labornetzteil
Wegen der +26V Programmierspannung für andere EPROMs ist
diese Versorgungsspannung sinnvoll.
* es werden zwei Inverter benötigt die vorzugsweise möglichst
gleiche Schaltung, ICs, Transistoren, Drosseln haben sollten.
* bedrahtete, gängige Bauteile ( Reichelt, Conrad,
ebay ) bevorzugt. Dito ICs die man in 5 Jahren nochmal
kaufen kann.
* der eine Wandler soll -47V / 600mA max machen
der andere -9,5V / 60mA max
* Ripple ist relativ unkritisch. Die -47V sind -46 ... -48V.
* Grundlast ist nicht viel da wenn EPROM nicht aktiviert ist,
wird man wohl Zusatzschaltung bauen müssen.
* Feinabgleich für die Spannung sollte als DC-Signal
zugeführt werden. D.h. 1702A EPROM will -47V aber MM5204 EPROM
will -49V. Die DC/DC-Wandler sind auf der Grundplatine,
die Potis sind auf der Adapterplatine für den EPROM-Typ.
Sollte also als DC-Spannung übergeben werden, abgeleitet
z.B. von 5V Versorgungsspannung.

Ist ein uA78S40 mit externem Schalttransitor immer noch gute
Wahl ? Gibts da einen "europäischeren" Transistor als den
im Datenblatt vorgesehenen 2N5003 ?
Ich würde nicht die interne Referenzspannungsquelle 1,25V
verwenden sondern eine ähnliche externe variable Spannung
zuführen.

MfG JRD

Fri Jan 08, 2010 8:01 pm   

Rafael Deliano wrote:

Sieh Dir mal diesen Chip an:

http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?name=3757fa.pdf

Das Prinzip wird in Figure 10 gezeigt. Der Feedback Pin FBX kann
negative Spannungen direkt verarbeiten. Der Vorteil des LT3757 ist, dass
Du den in LTSpice durchsimulieren kannst, es gibt von LTC
Musterschaltungen fertig aus der Dose. Negativ habe ich mit dem noch
nichts gemacht, aber andere eklige unorthodoxe Designs und alle
funktionieren jetzt gusseisern so wie simuliert. Diese kleinen Gehaeuse
sind allerdings fies zu loeten, Pad unter dem Chip und so.



Das ueberlasse ich anderen, bin zu weit weg um zu sagen was es bei Euch
so zu kaufen gibt. Aber 47V/600mA wird mit dem 78S40 etwas muehselig.

Falls Du wenig Zeit zum Basteln hast, es gibt auch Netz -> 48V Wandler
fuer den Telco/Industrie Bereich die einen isolierten Ausgang haben.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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Fri Jan 08, 2010 9:42 pm   

Daran hatte ich auch schon gedacht das daß für ein IC von LTC
sprechen würde. Dann kamen mir aber wieder Zweifel ob das mit
einem simpel zusammengestrickten Modell der Drossel ( viel
Angaben findet man bei Reichelt & Conrad dazu nicht ) wirklich
gegenüber Breadboard Zeit spart.


Für ein Serienboard mag das IC ok sein. In meinem Fall ist das
eine handgeätzte Leiterplatte. Bedrahtet und simple SMD-Bauteile
wie 1206 & MiniMelf sind da angemessen. Beim uA78S40 ist das
DIL16 Gehäuse zwar relativ groß aber bei 30V Versorgung mag das
thermisch ohnehin wünschenswert sein.


Wäre es mit dem prinzipiell möglich mit dem Oldtimer einen
externen Fet anzusteuern ?


Theoretisch könnte ich auch zwei Labornetzgeräte verwenden, da
ich zweites habe das 2x30V macht ( d.h. 60V für analoges Telefon ).
Ist aber nicht Zweck der Übung. Das Programmiergerät soll per Post
( Brief/Päckchen ) verschickbar sein. Empfänger benötigt
dann PC mit V24 & Terminalprogramm sowie ein übliches 30V/1A
Labornetzgerät. Wer noch 1702A programmieren will hat sowas.

MfG JRD

Fri Jan 08, 2010 10:14 pm   

Rafael Deliano wrote:

[...]


Ja, aber Du brauchst einen P-Channel, weiss nicht wie die so bei Euch in
TO220 oder TO247 beschaffbar sind. IIRC war der Pfeil des
Methusalem-Transistors in Datenblaettern oft falsch herum gezeichnet.
Allerdings musst Du dann noch eine 10-15V Z-Diode von Gate nach Source
legen, denn 30V halten die meisten nicht aus. Oder den Spannungsteiler
richtig auslegen (etwa 2:1) und ein Stossgebet loslassen ...



Aha, also was fuer die Altrocker unter uns :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

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Fri Jan 08, 2010 11:39 pm   

Rafael Deliano <Rafael_DelianoENTFERNEN_at_t-online.de> wrote:

Wie waere es fuer die -47V mit zwei in Reihe geschaltetet DCDC 24V -> 24V
und vorgeschalteten Regler auf der Eingangsseite und DCDC 24V -> 12 V fuer
die -9.5V

--
Uwe Bonnes bon_at_elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik Schlossgartenstrasse 9 64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 162516 -------- Fax. 06151 164321 ----------

Sat Jan 09, 2010 12:30 am   

Rafael Deliano <Rafael_DelianoENTFERNEN_at_t-online.de> wrote:


Ist dir hier das Komma verrutscht? Das sind fast 30W!


Klar. Oder MC34063.


Irgendwas was die Summe aus 30V und U_out verträgt und schnell genug
ist. BD140 würde z.B. gehen.

Man könnte auch überlegen, beide Spannungen mit einem Wandler zu
erzeugen. Also Flyback mit Trafo statt zwei Invertern. Falls die 30W
oben tatsächlich ernst gemeint sind, evtl. auch als Flußwandler.
Die Regelung würde man dann sekundärseitig machen, z.B. mit LM337.
Und auf die Adapterplative nur einen (einstellbaren) Widerling.


XL

Sat Jan 09, 2010 10:34 am   

Das Board hat per 7815 eine +15V Versorgung. Man kann also
oben einen CD40xx als push/pull einbauen. Der Schaltregler
muß dann per Spannungsteiler nur noch den ansteuern.

MfG JRD

Sat Jan 09, 2010 10:39 am   

Zwar verwende ich für 08/15-Anwendungen manchmal fertige DC/DC-Module
( von ebay ). Aber bei diesem Board habe ich wegen der üppigen
Spannungen und Nebenanforderungen wie Abgleich und Lastverhalten
den Eindruck daß Eigenbau zu besserem Ergebnis führt.

MfG JRD

Sat Jan 09, 2010 11:12 am   

Die Schaltung hatte als Ausgangspunkt einen PROM-Programmer
der schon etwas weiter fortgeschritten ist. Ist mir auch
bereits aufgefallen, daß bipolare PROMs weniger Zirkus
als PMOS-EPROMs a la 1702A sind.

Übersicht Specs ( hat noch Unzulänglichkeiten bei Timing ):
http://www.embeddedFORTH.de/temp/eprom.pdf

D.h. keine Dauerlast aber für 3msec worstcase
Idd = 300mAmax + 17 Pins * 15mA = 255mA -> 600mA
Wie angegeben waren 30sec für die 255 Byte vorgesehen
damits das IC trotz großem Cerdip thermisch
überlebt.

Die Beschreibung des Programmiergeräts hat leider noch
keinen Text, Bauteile nicht dimensioniert und einige
Fehler in der Schaltung:
http://www.embeddedFORTH.de/temp/eprom1.pdf


Ich bin vom MC34063 über die Motorola ApplicationNote
AN920 die beide behandelt auf den uA78S40 gekommen,
weil der die beiden Eingangspins des KOPs herausgeführt
hat und ich damit die interne Referenz nicht nehmen muß.
Vgl. Feinabgleich


Gute Idee, die BD135/BD136 habe ich ohenehin auf dem Board.
Muß also nur noch den spannungsfesteren Typ besorgen.


Wenns ein Seriengerät wäre wäre mehr Entwicklungsaufwand
und weniger/bessere Bauteile wohl sinnvoll. Aber hier ists
letztlich andersrum.

MfG JRD

Sat Jan 09, 2010 12:48 pm   

Warum nicht einfach ein oder zwei Trafos nehmen, und das ganze aus der
Netzsteckdose versorgen?

Gruß

Stefan DF9BI

Sat Jan 09, 2010 1:09 pm   

Wie schon im thread gesagt:
* die Schnittstelle sollte für Anwender unkompliziert sein.
Hier als Labornetzgerät 30V/1A ( oder auch +/-15V ) angenommen.
Die 30V werden vom Controller gemessen und angemeckert wenn
falsch eingestellt.
* das Gerät sollte per Brief/Päckchen versandfähig sein.
Es handelt sich um Leiterplatten ohne Gehäuse was für Laborbetrieb
ausreichend ist.

Trafos scheiden aus weil dann Gehäuse für Berührungssicherheit
fällig wird und Gewicht/Baugrösse unattraktiv ist.
Ein kompakter 30V DC/DC-Wandler im Steckernetzteilformat wäre
zwar nominell als Ersatz für das Labornetzgerät möglich.
Aber der Vorgänger des EPROMers ist ein PROMer der von der
Annahme ausgeht daß der Anwender Labornetzgerät von 14 - 21V je
nach PROM-Typ einstellt ( spart mir Kühlkörper wenn Spannung
nicht höher als nötig ist ). Die Versorgung wird auch hier vom
Controller gemessen und angemeckert wenn falsch eingestellt.

MfG JRD

Sat Jan 09, 2010 1:53 pm   

Vom PROMer gibst zwar noch keinen Prototyp
aber zumindest Layout:
http://www.embeddedforth.de/temp/x.pdf
D.h es sind als Grundplatine zwei zusammen-
gesteckte Europakarten ( bedingt durch meine
eagle-Lizenz und Fertigungsverfahren für
Prototypen-Leiterplatten ). Rechts ist
horizontal 1/2 Europakarte Adapter mit
Sockel fürs PROM. Links ist vertikaler
kleinerer Adapter mit Widerständen, Potis
der die Anpassung an Hersteller ( Signetics,
TI usw. ) vornimmt.

Die Struktur soll für EPROMer übernommen
werden.
Der rechte Adapter mit IC-Sockel hat nun
1/1 Eurogrösse. Für 1702A reicht das immer
noch nicht es sind dann zwei gestapelten
1/1 Euro. Die untere Leiterplatte ist fast
leer weil sich nun die Schaltungen für die
EPROMs auf Adapter befinden. Also üppig
Platz für zwei DC/DC-Wandler.

MfG JRD

Sat Jan 09, 2010 1:59 pm   

*Rafael Deliano* wrote on Sat, 10-01-09 10:39:

Trotz aller Expansionsgelüste der Dotcoms ist Ebay meines Wissens
bisher weder als Hersteller noch als Distributor in Erscheinung
getreten. Sprachlich konsequent müßtest Du bei Katalogversendern sagen,
Du habest "beim Briefkasten" gekauft und bei Einzelhändlern der näheren
Umgebung "vom Auto".

Sat Jan 09, 2010 2:16 pm   

Rafael Deliano <Rafael_DelianoENTFERNEN_at_t-online.de> wrote:


Naja. Das sind alles pessimale Angaben. In der Praxis dürfte
weit weniger als die Hälfte anfallen.

Außerdem Pulsbelastung. Da würde ich lieber -60V mit dem
Inverter erzeugen und einen dicken Elko damit beladen. Die
Pulsleistung kommt dann aus dem Elko und der Inverter kann
entsprechend weniger üppig dimensioniert werden.

Ein Inverter regelt die Impulse auch eher langsam aus. Und
du brauchst z.B. für den 1702 auch Impulse mit unterschied-
lichen Spannungen. Auch das spricht für die Erzeugung einer
festen negativen Spannung mit nachgeschalteten Schalt/Regel-
stufen.

Wenn du ohnehin eine gesonderte Typ-Adapterplatine planst,
warum setzt du nicht die Schaltstufen samt Spannungsregelung
da drauf und läßt dein Master-Board nur die Rohspannung und
Impulse mit Logikpegel rausgeben?


Das ist ein großes DIP24? Damit sind kaum mehr als 3W Dauer-
leistung drin. 30sec sind zu lang, um noch die thermische
Kapazität ausnutzen zu können.


Der ist allerdings grenzwertig. Vor allem vom Strom her.
Und ich habe letztens mal festgestellt, daß die BD13x keine
besonders guten Schalter sind. Wenig h_fe bei hohem Strom
(OK, beim Inverter ist das kein großes Problem).
Möglicherweise ist ein MOSFET da besser. IRF9540 kann z.b.
100V und deutlich mehr Strom als gefordert.


30V/1A reicht bei weitem nicht aus, wenn schon der eine
Inverter 30W am Ausgang schaffen muß.


XL

Sat Jan 09, 2010 3:39 pm   

Dann muß man wohl von den 30W weg.


Darauf wirds wohl rauslaufen. D.h. einen auf fixe
Spannung 60V arbeitenden 78S40 und einen linearen LM337
dessen Spannungsteiler auf dem Adapter in einem Poti gegen
Masse endet zwecks Abgleich. Der Spannungsteiler macht
dann auch schon etwas Grundlast für den Schaltegler.


Hab nochmal nachgesehen. Intel verkündet stolz
auf der 1. Seite des Datenblatts 1702A :
"Fast Programming: 2 Minutes for all 2048 Bits"
Die 30sec stammen aus Datenblatt 1702A
von National Semiconductor.
Es sind also vom IC her schon Pausen vorgegeben.
Insofern paßt langsames Nachladen des Elkos auf
höhere Spannung recht gut.
Und für die paar 1702A die noch programmiert werden
sind Rekordversuche bezüglich Programmierzeit
ohnehin nicht wesentlich.


Ich versuchs erstmal mit den Bipolartransistoren.

Wenn man den 78S40 zwischen Betrieb -60V und -12V
umschaltbar machen kann, entfällt wohl letztlich
der zusätzliche -15V Inverter.
D.h. für 2708 EPROMs sind nur -5V/45mA nötig
Für den 1702A -9V/60mA im Lesemodus
und die ominösen -48V im Programmiermodus.

MfG JRD