Powerin kehittely laser diodille

[jjude]

Pitäisi tehdä uusi laseri 5W laser diodilla.
Virtaahan tuo maksimissaan haukkaa 5A,
sädettä tulee 1A ylöspäin suhteellisen lineaarisesti amppeeri/watti.
Jonkin sortin vakiovirtalähdettä pitäisi kyhäellä, ON/OFF ohjauksella.
Monestihan (niin nykyisessä 2W laitteessakin) tuo tehdää jänniteregulla,
mutta huomasin tuolla Ruuvipenkin puolella mielenkiintoisen http://www.ruuvipenkki.fi/foorumi/viewtopic.php?f=15&t=1134 fettijutun.
Onnistuiskohan tuollaisella ja onko jopa parempi kuin regu versiot?
Lähinnä hukkatehon haluaisin mahdollisimman vähäiseksi niin ei suotta lämpiäisä...

[Kremmen]

Toi ruuvipenkin kytkentä on aika ... hmmm ... mielenkiintoinen. Kyllä se varmaan tekee juuri mitä siltä halutaan, mutta ei se mitenkään fetin tehohäviötä minimoi. Tuossahan fetin hilaa ohjataan 555:n ja komparaattorin muodostamalla yksinkertaisella pwm-modulaatorilla, mutta fettiä ei ohjata saturaatioon vaan nimenomaan pidetään siitä pois tuon hilatransistorin avulla. Kytkentä on sinänsä hyvin tunnettu yksinkertainen vakiovirtageneraattori, mutta jos tarkoituksena on minimoida fetin häviöteho niin ei tuo ole oikea ratkaisu juuri siihen.
Jos virta pitää olla täysin vakaa ilman mitään rippeliä ja kytkettävissä päälle ja pois "nopeasti" (mikrosekunneissa), niin ainoa ratkaisu lienee vakiojännitelähde ja joko etuvastus tai tuollainen virranvakiointikytkentä. Jos taas vähän hitaampi ohjaus riittää (luokkaa millisekunteja) niin sitten ratkaisu olisi yksinkertainen haketin vakiovirtakytkennässä. Itse asiassa minulla on kotona simppeli yhden mikropiirin buck-tyyppinen ratkaisu jonka piirikaavion voin laittaa tänne jos kiinnostaa. Se on todella helppo - ei missään tapauksessa mutkikkaampi kuin tuo ruuvipenkin kapinekaan, ja myös säädettävä mutta minimitehohäviöin.
Tossa löytyi kuva protosta ajamassa Cree:n tähtilediä, joskin vielä ilman virransäätöpotikkaa. Siitä nyt kuitenkin näkyy, ettei kovin montaa kompoa tarvita. Ja tämä on nimenomaan virtalähde, ei jännite-.

[jjude]

Itse asiassa minulla on kotona simppeli yhden mikropiirin buck-tyyppinen ratkaisu jonka piirikaavion voin laittaa tänne jos kiinnostaa.

Tottakai kiinnostaa!
Ei tarvitse olla supernopea (100-300mS ihan OK).
Huomioithan, että tarvitsemani virta on ainakin 4A!
Mieluiten vielä niin, että OFF-tilassa antaisi 0.5-1A (säädettävissä) ja ON-tilassa sitten täydet (säädettävissä).
Yhden regulaattori kytkennän löysin joka on tehty LM338 ja antaa max. 5A.

[Kremmen]

Liitteenä modatut piirikaaviot joilla on toivoa päästä 5A virtaan saakka. Ohjainpiiri kestää tulojännitettä vaikka 450V asti mutta muuten piiri on ajateltu 12V akkujännitteelle (aurinkopaneelikäyttöön).
Tutustupa ohjainpiirin datalehteen tuolla: http://www.clare.com/home/pdfs.nsf/0/713EA18902B59CCF85257566004FAD55/$file/MXHV9910.pdf. Sieltä löytyy tietoa miten lähtövirtaa voi ohjata joko potikalla kuten tässä piirissä, tai ulkoisella pwm-signaalilla. Jos haluat vaihdella kahden kiinteästi asetetun virran välillä, niin tee yksinkertaisia jännitejakoja  analogiohjaustuloon, ja kytke niitä feteillä.

Tossa vielä pari kuvatusta originaalipiirilevyistä jotka siis 350 mA Cree-tähtiledille. 5A version kytkinfetti ja diodi on huomattavasti järeämpiä, joten kokonaisuus ei mahdu ihan samaan tilaan jollei tee huomattavasti kaksipuolisempaa toteutusta. Samoin en tiedä löytyykö tuosta kelamallista 5 A kestävää vaihtoehtoa. Ei ainakaan 330 uH induktanssina. Joten layout menee jonkin verran uusiksi, mutta simppeli kytkentähän tämä toki on.

https://www.dropbox.com/s/0tbwxi0abjhip2v/20140311_201427.jpg
https://www.dropbox.com/s/9d0x7icmzca41vr/20140311_201440.jpg

[jjude]

Kiitos Kremmen taas vaivannäöstä!
Tuo fetti vaikuttaa eksoottiselta juotettavalta kotikonstein.
Nyt sitten pähkäillään kahden vaiheilla, tämä vai tuo LM338 kytkentä.

[Kremmen]

Siihenhän voi laittaa vapaasti minkä vaan fetin :) Tuo PowerTDFN on pitkälti samanmoinen juottaa kuin SOIC8-pintaliitospiiri, ei sen ihmeellisempi. Mutta voihan tuohon siis laittaa ihan hyvin vaikka TO220-koteloisen kiven, ei sillä paketilla mitään väliä ole. Tärkeää vain, että on pieni hilavaraus ja matala johtokanavan resistanssi niin on nopea  vaihtamaan tilaa eikä lämpiä virrasta.

[jjude]

Siihenhän voi laittaa vapaasti minkä vaan fetin :) Tuo PowerTDFN on pitkälti samanmoinen juottaa kuin SOIC8-pintaliitospiiri, ei sen ihmeellisempi. Mutta voihan tuohon siis laittaa ihan hyvin vaikka TO220-koteloisen kiven, ei sillä paketilla mitään väliä ole. Tärkeää vain, että on pieni hilavaraus ja matala johtokanavan resistanssi niin on nopea  vaihtamaan tilaa eikä lämpiä virrasta.

Sitten onkin varteenotetava vaihtohto.
Ainut vaan, ettei piiriä löydy Farnelilta. Onkohan Digikeylle kimppatilauksia?
Fetiksi vakka PH2925U ?

[Kremmen]

Digikeyn kimppatilaukset taisi päättyä jo yli vuosi sitten mikä on harmi koska itsekin sitä kanavaa käytin koko ajan mutaman nikaleen tilailuun.
Tuota HV9910:aa löytyy kyllä Mouserilta sekä Ixysin että Supertexin valmistamana. Molemmat toimivia joten sen puolesta ei ole väliä.
Harmi tietty, että alle 65 euron tilauksista Mouser haluaa pari kymppiä toimitusmaksua.

Jos haluat noita kokeilla niin laita osoitetta yv:llä, mulla on pari Supertexin piiriä joutilaana protojen jäljiltä. En mä niillä mitään tee joten voin hyvin työntää ne kirjekuoreen tulemaan.

Ehdottamasi fetti on hyvä, vaikka hilavaraus voisi olla vähän pienempikin. Mutta ei tuo piiri hakkaa kuin alle 70 kHz taajuudella, että kyllä se varmaan ihan hyvin toimii.

[jjude]

No eihän nyt sitten Farnellin 1904037RL  ole sama tuote eri valmistajalta?
Minkäslaisia nuo konkat sitten pitäisi olla (tehdään kerralla hyvä)?

[Kremmen]

Kyllähän tuo Farnellin edustama tuote näyttää olevan sama piiri valmistajana Diodes. Itse olen tottunut pitämään Diodesia laatufirmana joten varmaan toimii tuokin hyvin.

Konkat saisi olla hakkurikäyttöön suunniteltuja polymeerielkoja tai sitten ihan keraamisia. Kerkojen vaiva vaan on, että 10 uF kapasitanssilla ei löydy kuin korkeintaan X7R-materiaalia ja se on jo selvästi jänniteherkkää, eli kapasitanssi alenee jännitteen noustessa. Elko pitää kapasitanssinsa joten itse miettisin pintaliitoselkoja, jotain tällaisia: http://www.digikey.fi/product-search/en?pv724=99&FV=fff40002%2Cfff80009%2Cfffc000a%2C340045&mnonly=0&newproducts=0&ColumnSort=0&page=1&quantity=0&ptm=0&fid=0&pageSize=25

[jjude]

Seuraava "ongelma".
330uH kelaa ei löytynyt 5A (vain 4A joka sekin riittää minulle).
220uH keloja kyllä on 5A ja yli...

[Kremmen]

Kelan induktanssi ja piirin lähtökonkan kapasitanssi yhdessä modulaatiokertoimen D kanssa määräävät lähtövirran ja -jännitteen rippelin. Mitä isommat arvot, sitä pienempi rippeli muta myös sitä hitaampi vaste ohjearvon muutoksiin.
Rippeliin voi soveltaa normaaleja buck-regun laskentakaavoja. Voin niitäkin katsella tänne illalla, nyt ei kerkiä.

Tuommoisen kelanhan näppärä kaveri veivaa itsekin sopivan toroidin päälle viidessä minuutissa. Siihen pitää vaan löytää sopiva sydän. Voidaan palata tuohonkin illemmalla.

[jyrki.j.koivisto]

Mitenkäs jos laittaa pari kelaa rinnan? Uudet induktanssit pitää laskea, mutta onko muuta haittaa tahi hyötyä?

[Kremmen]

Rinnankytkettyjen kelojen induktanssi menee puoleen joten tarviit 2 kpl 2.5 A 600 uH kelaa. Sen sijaan sarjaankytkemällä 2 kpl 5 A 150uH kelaa tilanne voisi olla vähän helpompi.

[jjude]

Eli pitäydyn 4A kun sellainen kela löytyy.
Tämä on ensimmainen hakkurisovellus, joten vähän jännittää.
Levy suunniteltu (ei kai tuossa suurempia sudenkuoppia ole), osat tilattu.
Tein yksipuoleisena, joten pari kompromisia piti tehdä.
IC:n käyttöjänniteessä on lyhyt hyppylanka, opton laitan DIL mallia, vaikkakin "pintaliitoksena".
Näin sain opton alle trankun ja vastuksen. Optolla erotetaan "tehonvaihdon" ohjaus...
Fetiksi otin NXP:n PSMN1R7-30YL - kai se käy...