KampfKeks's Nixie-Uhr

Der chaotische Hauptfaden

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KampfKeks_MRZ
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KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

Hallo zusammen...

Ich mach dann für mein Projekt mal einen neuen Faden auf - sonst ist das alles wieder durcheinander.

Ich möchte in diesem Fred hier den allgemeinen Fortschritt einfach mal was dokumentieren - wenn also jemand Fehler findet, Ideen hat oder Vorschläge, dann gerne hier rein.
Natürlich werde ich das Projekt-Daten hier und auf Github veröffentlichen, sobald es in einem nachbaubaren Zustand gekommen ist...


Da irgendwie für mich einfacher habe ich mal mit der Anzeige-Platine begonnen. Nach langem suchen (ich will SMD-Technik :twisted: :lol: ) habe ich dabei einen Chip gefunden, der dem alten 74141 ähnelt... Und ich brauche keine externen Treiber.
Daraus ist dann schon mal folgendes entstanden:
ZM1000-Schaltplan.pdf
(85.71 KiB) 22-mal heruntergeladen
ZM1000-Platine.JPG
ZM1000-Front.jpg
ZM1000-Back.jpg
Ich überlege jetzt gerade, ob ich die Platine einfach schon mal ordern soll... Mit externer Besaftung müsste man damit eigentlich ja ganz gut testen können...


Aktuell sitze ich an der "CPU-Platine"... Ich fand den Ansatz interesant, über Akustig eine Anwesenheitserkennung zu realisieren... Jetzt muss ich mich in der Analogtechnik erstmal wieder ein wenig einfinden... Ich denke, dazu werde ich euch dann wieder mit Fragen überfallen...

Für die Mitleser aus dem anderen Nixie-Fred: Für das 180V-Netzteil gibt es bereits einen Entwurf, aber mit dem guten alten MC34063AD.
Unbenannt.JPG
73 Rainer
manawyrm
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von manawyrm »

Moin,

da du mit
73 Rainer
gegruesst hast, unterstelle ich dir einfach mal, Funkamateur zu sein :)

... ich hab bei meiner DIY VFD-Uhr leider am Ende das grosse Problem, dass sie eine saumaessige HF-Stoerquelle ist und ich sie deshalb quasi nie betreibe -- was eine Schande ist, weil sie mir optisch sehr gefaellt.
Du hast immerhin kein Multiplexing, sondern ja statische Treiber -- soweit ich das sehe.

Passt du beim Design des HV-Schaltreglers auf EMI auf? Wenn ja, wie sehen da deine Vorkehrungen gegen aus?

73 de DM4NA
Manawyrm
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KampfKeks_MRZ
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

manawyrm hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 15:12 Moin,

da du mit
73 Rainer
gegruesst hast, unterstelle ich dir einfach mal, Funkamateur zu sein :)
Da liegst du sehr richtig. ;)
... ich hab bei meiner DIY VFD-Uhr leider am Ende das grosse Problem, dass sie eine saumaessige HF-Stoerquelle ist und ich sie deshalb quasi nie betreibe -- was eine Schande ist, weil sie mir optisch sehr gefaellt.
Du hast immerhin kein Multiplexing, sondern ja statische Treiber -- soweit ich das sehe.

Passt du beim Design des HV-Schaltreglers auf EMI auf? Wenn ja, wie sehen da deine Vorkehrungen gegen aus?

73 de DM4NA
Manawyrm
Jain... Ich werde versuchen, mich da an dem Vorschlag im DB zu halten... Mir schwebt vor, da dann noch ein bissl was zu verdrosseln - aber ich muss leider zugeben, dass ich davon (verdrosselung von SNTs) überhaupt keine Ahnung habe... Würde halt gucken, was sich da so eignet und den Strom kann und über xkHz dann dämpft... Aber Auswirkungen aufs SNT???? Keine Ahnung
Multiplexing wollte ich sowieso nicht - das soll nicht gut für die Röhren sein. Ich weiß, kann man lange drüber diskutieren, aber egal. Letztlich bleiben zwei Störquellen - die HV Erzeugung und evt. der 5V Schaltwandler. Ich denke nicht, dass man das ganze versorgt bekommt über die ESP32-Modul-USB-Steckverbindung...

Wenn du aber zu diesem Thema für mich noch Input hast - gerne her damit!

73 de DL1LMH Rainer
manawyrm
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von manawyrm »

KampfKeks_MRZ hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 15:57 Mir schwebt vor, da dann noch ein bissl was zu verdrosseln
Genau, alles mit LC-Gliedern und Ferritperlen vollstopfen und dann wirds schon werden :lol:
Zumindest werd' ich's so wohl mal versuchen und schauen, wie weit ich komme.
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Chefbastler
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von Chefbastler »

KampfKeks_MRZ hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 15:03

ZM1000-Schaltplan.pdf

ZM1000-Platine.JPG

ZM1000-Front.jpg

ZM1000-Back.jpg

Ich überlege jetzt gerade, ob ich die Platine einfach schon mal ordern soll... Mit externer Besaftung müsste man damit eigentlich ja ganz gut testen können...


Für die Mitleser aus dem anderen Nixie-Fred: Für das 180V-Netzteil gibt es bereits einen Entwurf, aber mit dem guten alten MC34063AD.
Unbenannt.JPG

73 Rainer
Die GND-Planes würde ich mit ner Handvoll verstreute Vias beidseitig vernähen, das hat bessere Analog/HF Eigenschaften als nur an ein, zwei Stellen was nur zu lange Stromschleifen quer über die Platine führt.

der MC34063 gut? Ich habe das Ding hassen gelernt mit dem integriertem Zweipunktregler auch eher ne kreischende Reglung die man nur schlecht ruhig bekommt meiner Erfahrung nach.
Der UCC2803 wäre da eher meine Wahl in Kombination mit ner Kaskade oder nem Übertrager damit das Übersetzungsverhältnis besser wird.
So 5V:150V ist so etwas zäh vom Tastgrad her das das noch gut geht.

73
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KampfKeks_MRZ
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

manawyrm hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 16:13
KampfKeks_MRZ hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 15:57 Mir schwebt vor, da dann noch ein bissl was zu verdrosseln
Genau, alles mit LC-Gliedern und Ferritperlen vollstopfen und dann wirds schon werden :lol:
Zumindest werd' ich's so wohl mal versuchen und schauen, wie weit ich komme.
So in etwa wirds bei mir auch aussehen...
Chefbastler hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 19:18 Die GND-Planes würde ich mit ner Handvoll verstreute Vias beidseitig vernähen, das hat bessere Analog/HF Eigenschaften als nur an ein, zwei Stellen was nur zu lange Stromschleifen quer über die Platine führt.
Das ist ein guter Einwand, das werde ich auf jeden Fall nachholen.
der MC34063 gut? Ich habe das Ding hassen gelernt mit dem integriertem Zweipunktregler auch eher ne kreischende Reglung die man nur schlecht ruhig bekommt meiner Erfahrung nach.
Der UCC2803 wäre da eher meine Wahl in Kombination mit ner Kaskade oder nem Übertrager damit das Übersetzungsverhältnis besser wird.
So 5V:150V ist so etwas zäh vom Tastgrad her das das noch gut geht.

73
Tja... :? Tja, keine Ahnung...

Ich habe gefühlt 250 Datenblättern von irgendwelchen PWM-Controllern gelesen... Die meisten sind raus aufgrund der Packages - da wüsste ich nicht, ob ich die verarbeitet bekomme... Bleibt SOIC oder ähnliches... Zu dem 34063 gibts halt etliche Beispielschaltungen, die scheinbar ganz gut funktionieren, genau in der Anwendung Nixie.
Das Problem ist einfach, das geht ja alles irgendwie immer weiter: Keine Ahnung, was das an HF streut. Übertrager war auch mein erster Versuch, aber es war a) super schwer überhaupt passende zu finden und b) kennt natürlich kein Mensch (Layout-Programm) das Pinout bzw. Package...
Dieses SNT für die HF überfordert mich momentan massiv.
Auch die Suche nach einem Logic-Level FET in bezahlbar und klein mit der Schaltleistung - scheint nicht so einfach - oder ich habe einfach noch nicht raus, wie ich Digikey richtig bediene...

Dieses Netzteil :? :shock: :(

Vielleicht muss ich da echt noch mal von ganz vorne dran...
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Bastelbruder
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von Bastelbruder »

Tastgrad - die Spannungsübersetzung per Speicherdrossel erfordert dieselbe "Übersetzung" der Tastzeiten.

Dazu - um noch einigermaßen Wirkungsgrad zu erzielen - sind verhältnismäßig steile Flanken erforderlich und schon ist die EMV am Hintern.

Die Spannungsübersetzung muß transformatorisch, die Tastzeiten idealerweise 1:1 und die Flanken idealerweise sinusförmig.
Bleiben Trapezwandler und Sinuswandler, die sind vom Prinzip schon ruhig. Wenn die Spannung nicht geregelt werden muß, würde ich den Sinuswandler aka zvs in die engere Wahl nehmen.
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ferdimh
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von ferdimh »

Ich habe an dem Wandler einige Zweifel. Könnte man nicht zumindest mit 12V anfangen?
Weitere Gedanken: Der MOSFET bekommt nur 3,6V Gatespannung serviert und wird sehr langsam abschalten, wenn man das Gate nicht mit Gewalt auf Masse zieht.
Wenn der Schleifer vom Poti den Kontakt verliert, renn die Ausgangsspannung hoch. Es ist besser, wenn das Poti nur im unteren Teil des Spannungsteilers hängt. Dann geht die Ausgangsspannung im Fehlerfall auf Minimum.
Der Shutdowneingang gegens Feedback ist eine gute Idee, allerdings erscheint mir der Pullup zusammen mit der Diode etwas schwach. Im Worstcase kommen da noch 1,4V am Feedbackeingang an, was den Wandler gerade so noch abschaltet.

Der IRL640 hat ausgangsseitig bei 200V noch eine Kapazität von 500pF.
Diese muss bei jedem Schaltzyklus geladen und entladen werden. Das sind mindestens 8 µJ, bzw 90 nC, und ergibt bei 30kHz Schaltfrequenz schon mal 0,25W Verluste alleine durch die Kapazität des Transistors.
Dadurch dass der MC34063 bei mangelndem Bedarf ganze Schaltzyklen auslässt, ist der Verlust dadurch begrenzt. Dennoch wäre ein kleinerer FET bei diesem extrem sportlichen Wandlungsverhältnis vorteilhafter.
Auch die Induktivität ist beim 34063 in Kombination mit einem riesigen Wandlungsmaß etwas spannend: Durch die Mindestabschaltzeit in Kombination mit dem riesigen Wandlungsverhältnis wird der Spulenstrom bei jedem Abschaltvorgang auf 0 fallen. Das heißt, die Induktivität muss klein genug sein, dass der Strom in der Einschaltzeit auch wieder ausreichend ansteigen kann.
1 Henry ist 1Vs/A. Das heißt, bei 30µs Einschaltzeit, 1A Spitzenstrom und 5V Speisung sollte die Induktivität bei 150µH liegen.
Zu 30µs Einschaltzeit des FET gehört eine ums Wandlungsverhältnis kleinere Einschaltzeit der Diode, also 0,83µs. Das ist verdammt kurz!

Zur EMV seien auch noch ein paar Worte verloren:
Der Ausgang ist das Böse! Hier werden 1A-Nadelimpulse reingehämmert, die kürzer als 1µs sind: Die Schleife Q1-D3-C7 muss so klein wie möglich werden, C7 braucht einen parallelen Keramikkondensator.
Die Störausbreitung vermindert ein Anschlußschema analog zum 78xx: Der Wandler wird ein Modul mit In-Ground-Out. Wenn die Pins auch so nah beieinander stehen wie beim 7805, kann man direkt Keramikkondensatoren drüberlöten. Dann kommt da keine HF durch. Eine dipolartige Anordnung wie bei einem Notebooknetzteil wäre sehr viel ungünstiger.
Große Drosselorgien sollte man dann eigentlich gar nicht brauchen.

EDIT: Ich würde weniger layouten und erstmal was hintüddeln und Erfahrungen sammeln. Fliegend aufm einem Stück nackter Platine. Wenn man das alles in eine Platine gießt, ist das viel zu wenig fehlertolerant. Kein Meister ist vom Himmel gefallen, und Fehlversuche gehören dazu. Ein Layout zu machen bremst da unnötig.
Der 34063 ist eine absolute Krücke und ich habe für ihn nur extreme Verachtung übrig. Genau hier dürfte der stumpfsinnige Zweipunktregler aber die Realisierung des Unmöglichen (das da ist ein 1:36-Wandler) noch am ehesten ermöglichen.
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Chefbastler
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von Chefbastler »

KampfKeks_MRZ hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 21:21 [

Ich habe gefühlt 250 Datenblättern von irgendwelchen PWM-Controllern gelesen... Die meisten sind raus aufgrund der Packages - da wüsste ich nicht, ob ich die verarbeitet bekomme... Bleibt SOIC oder ähnliches... Zu dem 34063 gibts halt etliche Beispielschaltungen, die scheinbar ganz gut funktionieren, genau in der Anwendung Nixie.
Das Problem ist einfach, das geht ja alles irgendwie immer weiter: Keine Ahnung, was das an HF streut. Übertrager war auch mein erster Versuch, aber es war a) super schwer überhaupt passende zu finden und b) kennt natürlich kein Mensch (Layout-Programm) das Pinout bzw. Package...
Dieses SNT für die HF überfordert mich momentan massiv.
Auch die Suche nach einem Logic-Level FET in bezahlbar und klein mit der Schaltleistung - scheint nicht so einfach - oder ich habe einfach noch nicht raus, wie ich Digikey richtig bediene...
Naja Packages sind in Kicad/Eagle sehr einfach und schnell selber angelegt, das eigentlich kein großes Hindernis.

Zur Not lässt sich sowas auch selber Wickeln.
Dass hilft ggf für den Einstieg:
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.d ... _smps.html

Und wie Bastelbruder sagt Flanken nicht zu steil, das hilft schonmal weniger HF-Störungen zu erzeugen. Mit Gatewiderstände zum MOSFET lässt sich die Flankensteilheit etwas manipulieren.
Layout spielt da auch nochmal etwas mit wie gut das ganze Nacher zur Antenne wird.
Ggf. kann man noch ein Eingasfilter vorsehen um nicht die Zuleitung zur Antenne zu machen. Primärseitig gibs dann schon ach gut Rippelstrom
RC-Glieder über die Gleichrichter Dioden helfen auch nochmal etwas auf der Sekundärseite um die steilen Flanken an der flinken Diode etwas abzufangen
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Wulfcat
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von Wulfcat »

Meine 5cent zu dem Netzteil Problem
Wenn du dich vor dem Wickeln von einem Wandler Trafo "fürchtest", schau doch mal in Klassischen Desktop PC Netzteilen nach, und zwar der Mini Trafo für die Standby 5V.
Diesen Verkeht herum Betreiben. Der Verlust, diesen verkehrt herum zu betreiben, ist in deinem Fall eh Uninterressant, da du ja nur 150V brauchst.
Willst du doch nen Trafo selber wickeln, Kannst du geerntete Trafos LANGSAM!!!!! auseinander Kochen. Langsam weil zu schnelles Aufheizen zum Platzen des Ferritkerns fürt.
Überhaupt, wie schon zuvor gesagt, bau ersteinmal das Netzteil zum testen/Optimieren mit THT Teilen auf. wenn das ding dann so rennt, wie du willst, kannst du es dann immer noch einschrumpfen.
ACH Ja: Winzige Schaltwandlertrafos findest du auch In Handy Ladegeräten und Waschmaschinen Elektroniken. :mrgreen:
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KampfKeks_MRZ
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

Oh gott... Ich bewundere euch...
Bastelbruder hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 22:15 Tastgrad - die Spannungsübersetzung per Speicherdrossel erfordert dieselbe "Übersetzung" der Tastzeiten.
An dieser Stelle verstehe ich leider nicht, was du meinst...
Dazu - um noch einigermaßen Wirkungsgrad zu erzielen - sind verhältnismäßig steile Flanken erforderlich und schon ist die EMV am Hintern.

Die Spannungsübersetzung muß transformatorisch, die Tastzeiten idealerweise 1:1 und die Flanken idealerweise sinusförmig.
Bleiben Trapezwandler und Sinuswandler, die sind vom Prinzip schon ruhig. Wenn die Spannung nicht geregelt werden muß, würde ich den Sinuswandler aka zvs in die engere Wahl nehmen.
Aus EMV-Sicht ist das natürlich völlig richtig...

So ein Eintakt-Sinuswandler ist natürlich von der Schaltung her recht simpel - aber die Berechnung wird zur Herausforderung.
ferdimh hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 22:29 Ich habe an dem Wandler einige Zweifel. Könnte man nicht zumindest mit 12V anfangen?
Ja, könnte man. Wunschgedanke war, dass die Uhr mittels überall in Massen rumfliegenden USB-Netzteilen zu betreiben wäre. Das ist aber kein muss, war nur so ein Gedanke. Natürlich könnte man auch ein simples 12V NT nehmen.
Man könnte natürlich alternativ hingehen, und so ein intelligentes USB-NT nehmen, die können ja mehr Spannung auf Anforderung... Aber macht das ganze Schaltungstechnisch recht aufwendig...
Weitere Gedanken: Der MOSFET bekommt nur 3,6V Gatespannung serviert und wird sehr langsam abschalten, wenn man das Gate nicht mit Gewalt auf Masse zieht.
Wenn der Schleifer vom Poti den Kontakt verliert, renn die Ausgangsspannung hoch. Es ist besser, wenn das Poti nur im unteren Teil des Spannungsteilers hängt. Dann geht die Ausgangsspannung im Fehlerfall auf Minimum.
Der Shutdowneingang gegens Feedback ist eine gute Idee, allerdings erscheint mir der Pullup zusammen mit der Diode etwas schwach. Im Worstcase kommen da noch 1,4V am Feedbackeingang an, was den Wandler gerade so noch abschaltet.
Ja, das FET wirds schwer haben, das stimmt...
Das Poti als Fusspunktwiderstand? Gute Idee, allerdings hätte das bei Versagen zwar eine Abschaltung zur Folge, aber vermutlich auch den sicheren Tod des FB-Eingangs - so wie ich das DB gelesen habe, hat das FB keine Schutzdioden... Aber sei mal dahingestellt, weil nur Entwurf - ich glaube so wirds nicht kommen...

In der Tat habe ich beim Shutdown den sich ergebenden Spannungsteiler nicht bedacht - danke für den Hinweis!
Der IRL640 hat ausgangsseitig bei 200V noch eine Kapazität von 500pF.
Diese muss bei jedem Schaltzyklus geladen und entladen werden. Das sind mindestens 8 µJ, bzw 90 nC, und ergibt bei 30kHz Schaltfrequenz schon mal 0,25W Verluste alleine durch die Kapazität des Transistors.
Dadurch dass der MC34063 bei mangelndem Bedarf ganze Schaltzyklen auslässt, ist der Verlust dadurch begrenzt. Dennoch wäre ein kleinerer FET bei diesem extrem sportlichen Wandlungsverhältnis vorteilhafter.
Auch die Induktivität ist beim 34063 in Kombination mit einem riesigen Wandlungsmaß etwas spannend: Durch die Mindestabschaltzeit in Kombination mit dem riesigen Wandlungsverhältnis wird der Spulenstrom bei jedem Abschaltvorgang auf 0 fallen. Das heißt, die Induktivität muss klein genug sein, dass der Strom in der Einschaltzeit auch wieder ausreichend ansteigen kann.
1 Henry ist 1Vs/A. Das heißt, bei 30µs Einschaltzeit, 1A Spitzenstrom und 5V Speisung sollte die Induktivität bei 150µH liegen.
Zu 30µs Einschaltzeit des FET gehört eine ums Wandlungsverhältnis kleinere Einschaltzeit der Diode, also 0,83µs. Das ist verdammt kurz!

Zur EMV seien auch noch ein paar Worte verloren:
Der Ausgang ist das Böse! Hier werden 1A-Nadelimpulse reingehämmert, die kürzer als 1µs sind: Die Schleife Q1-D3-C7 muss so klein wie möglich werden, C7 braucht einen parallelen Keramikkondensator.
Die Störausbreitung vermindert ein Anschlußschema analog zum 78xx: Der Wandler wird ein Modul mit In-Ground-Out. Wenn die Pins auch so nah beieinander stehen wie beim 7805, kann man direkt Keramikkondensatoren drüberlöten. Dann kommt da keine HF durch. Eine dipolartige Anordnung wie bei einem Notebooknetzteil wäre sehr viel ungünstiger.
Große Drosselorgien sollte man dann eigentlich gar nicht brauchen.
Und genau hier wird die Sache halt eklig. Aber mir auch einiges sehr viel klarer in Sachen Induktivität, unter anderem auch, warum die auch beim Trafo da ne Rolle spielt... Der FET ist ein Problem - hier bin ich an der Kombi Logic-Level + Uds ziemlich gescheitert... Es gibt hunderte - die meisten aber mit 60V oder nur ein paar mA.

EMV ist irgendwie bei SNTs ja immer böse und extremst vom Design abhängig. Das wäre dann wohl der zweite Step, wenn ich "die richtige Bauteilauswahl" gefunden habe...

Aber gemäß eurer absolut richtigen Ratschläge, bei der Frequenz im unteren kHz-Bereich zu bleiben, wird auch hier die Auswahl sehr eingeschränkt - es gibt unmengen an Chips, die <300kHz wollen...
EDIT: Ich würde weniger layouten und erstmal was hintüddeln und Erfahrungen sammeln. Fliegend aufm einem Stück nackter Platine. Wenn man das alles in eine Platine gießt, ist das viel zu wenig fehlertolerant. Kein Meister ist vom Himmel gefallen, und Fehlversuche gehören dazu. Ein Layout zu machen bremst da unnötig.
Der 34063 ist eine absolute Krücke und ich habe für ihn nur extreme Verachtung übrig. Genau hier dürfte der stumpfsinnige Zweipunktregler aber die Realisierung des Unmöglichen (das da ist ein 1:36-Wandler) noch am ehesten ermöglichen.
Ja und nein. Hintüddeln kann ich nicht gut, hab ich auch im Prinzip kein Material für... Zumal das mit den winzigen Chips auch beliebig schwierig ist, vor allem wenn man den SOIC-Sektor dann doch verlässt... Auf Fehlversuche habe ich mich schon eingerichtet - das gehört leider dazu, völlig klar. Aber je mehr ich vorher verstanden habe, desto eher wird das ja auch was.
Für mich war der 34063 so gefühlt der meistverbaute Chip, den ich gesehen habe - daher war der Naheliegend.

Nach meinem Verständnis ist hier an dieser Stelle aber jetzt ein NT mit Übertrager deutlich sinnvoller als eines mit Speicherdrossel - weil das Wandlerverhältnis dann mithilft. Hab ich das so richtig verstanden?
Chefbastler hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 22:41 Naja Packages sind in Kicad/Eagle sehr einfach und schnell selber angelegt, das eigentlich kein großes Hindernis.
Ja... Das geht ganz gut, das stimmt schon...
Zur Not lässt sich sowas auch selber Wickeln.
Dass hilft ggf für den Einstieg:
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.d ... _smps.html

Und wie Bastelbruder sagt Flanken nicht zu steil, das hilft schonmal weniger HF-Störungen zu erzeugen. Mit Gatewiderstände zum MOSFET lässt sich die Flankensteilheit etwas manipulieren.
Layout spielt da auch nochmal etwas mit wie gut das ganze Nacher zur Antenne wird.
Ggf. kann man noch ein Eingasfilter vorsehen um nicht die Zuleitung zur Antenne zu machen. Primärseitig gibs dann schon ach gut Rippelstrom
RC-Glieder über die Gleichrichter Dioden helfen auch nochmal etwas auf der Sekundärseite um die steilen Flanken an der flinken Diode etwas abzufangen
Selberwickeln ja, geht, klar, aber Erfahrung hab ich damit auch keine... Da ist vielleicht etwas "definitiv Funktionierendes gekauftes" besser.

Das ist auf jeden Fall schon mal notiert - geht zwar zu Lasten der Effizienz, aber besser als ne HF-Schleuder, gerade als AFuler sollte man da ja ein Auge drauf haben.


Ich werde da noch einmal mich belesen und entwerfen - ich komme wieder - keine Frage...

Ich bin allerdings ab Freitag erstmal ein paar Tage im Urlaub - eine Antwort könnte also was dauern...

Euch auf jeden Fall schon mal schönen Dank für den ganzen Input!

73 Rainer
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KampfKeks_MRZ
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

Wulfcat hat geschrieben: Mi 15. Mai 2024, 23:27 Meine 5cent zu dem Netzteil Problem
Wenn du dich vor dem Wickeln von einem Wandler Trafo "fürchtest", schau doch mal in Klassischen Desktop PC Netzteilen nach, und zwar der Mini Trafo für die Standby 5V.
Diesen Verkeht herum Betreiben. Der Verlust, diesen verkehrt herum zu betreiben, ist in deinem Fall eh Uninterressant, da du ja nur 150V brauchst.
Willst du doch nen Trafo selber wickeln, Kannst du geerntete Trafos LANGSAM!!!!! auseinander Kochen. Langsam weil zu schnelles Aufheizen zum Platzen des Ferritkerns fürt.
Überhaupt, wie schon zuvor gesagt, bau ersteinmal das Netzteil zum testen/Optimieren mit THT Teilen auf. wenn das ding dann so rennt, wie du willst, kannst du es dann immer noch einschrumpfen.
ACH Ja: Winzige Schaltwandlertrafos findest du auch In Handy Ladegeräten und Waschmaschinen Elektroniken. :mrgreen:
Oh, noch eine Antwort... Danke!

Das ist ne gute Idee mit dem 5V Standby! Ist notiert.

Die 150V reichen leider nicht ganz - es sollten eher so 180V werden - die ZM1000 ist mit 170V zum sicheren zünden im dem mir vorliegenden DB angegeben...

Ja, mit dem fliegenden Aufbau, es wird wohl sein müssen :? :roll: Aber dazu muss ich mich zumindest mal erstmal auf einen Chip festlegen...

Das Problem an dem geernteten Zeug ist halt sehr häufig, dass es entweder völlig undokumentiertes OEM-Zeug ist, oder aber die Beschriftungen keine brauchbaren Infos ans Tageslicht befördern... Und Sinn des ganzen soll auch sein, dass es möglich ist, das ganze nachzubauen - dafür möchte ich es ja auch veröffentlichen... Ob das jemand tun wird, naja, das weiß halt eh keiner... :D

So, jetzt aber gute Nacht zusammen!

73 Rainer
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Bastelbruder
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von Bastelbruder »

Tastgrad, mal etwas erklärt:

Die Musterschaltung lebt aus 5 V und soll 180 V erzeugen. Die 470 µH-Speicherdrossel wird also mit 5 V aufgeladen und bei etwa 1 A (das organisiert der 0,3 Ohm-Widerstand in Verbindung mit der 300 mV-sense im IC) wird der MOSFET ausgeschaltet. Die Zeit, bis der Strom in der Drossel das Ampere erreicht, ist ziemlich genau 470 µH / 5 V = 94 µs. Der Strom will natürlich weiterfließen, er findet durch die Diode den auf 180 V geladenen Kondensator und gibt die gespeicherte Energie ab. Der Strom fällt in 470 µH / 180 V = 2,61 µs auf Null, wenn der Regler es zuläßt, darf wieder geladen werden. Die maximale Schaltfrequenz ist 10,35 kHz.
Das Tastverhältnis 94 : 2,61 ist identisch mit dem Spannungsverhältnis 180 : 5 = 36.
Effektiv fließt ein mittlerer Strom von 0,5 A, multipliziert mit dem Tastverhältnis sind am Ausgang 18 mA zu erwarten.

Das war die Berechnung ohne Verluste, gleichzeitig die maximal mögliche Leistung dieser Schaltung. Wenn da nicht ein paar erhebliche Verluste wären die den Wirkungsgrad auf deutlich unter 50% bringen.

Am 0,3 Ohm-Widerstand fällt bei 150 mV ab, 3% der hineingesteckten Energie.
Die Diode hat neben der Durchlaßspannung von 0,7 V (0,4%) noch eine nichtlineare Sperrschichtkapazität, die dort zu erwartenden Verluste sind schwer erklärbar und glücklicherweise nicht relevant.
Und dann kommt der MOSFET. R_DSon ist hier der allerunwichtigste Parameter, daran geht weniger verloren als an dem 0,3 Ohm-Widerstand.
Die Zeit zum Einschalten ist auch völlig unproblematisch, zu Beginn des Zyklus fließt eh noch kein Strom in die Drossel und die Spannung muß bloß von 5 V auf Null.

Die Zeit, die der Transistor benötigt, um von 0 V 1 A auf 180 V 0 mA auszuschalten, wird meist unterschätzt.

Wir wollen 2,61 µs lang den Strom in den Kondensator laden, wenn davon die ersten 100 ns in Wärme verwandelt würden, wäre das doppelt bedauerlich weil genau zu der Zeit der Spitzenstrom 1 A fließt. Das sind dann etwa 12 % Verlust, in der Realität ist das viiel schlimmer, denn in der Beispielschaltung darf ein 330 Ohm-Widerstand am Gate dieses entladen, der braucht dazu mehr als 1 µs. Selbst eine aktive Entladeschaltung dürfte an den 100 ns scheitern.
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Re: KampfKeks's Nixie-Uhr

Beitrag von KampfKeks_MRZ »

Boar, das ist ja mal ne Erklärung! Danke!
Bastelbruder hat geschrieben: Do 16. Mai 2024, 01:20 Tastgrad, mal etwas erklärt:

Die Musterschaltung lebt aus 5 V und soll 180 V erzeugen. Die 470 µH-Speicherdrossel wird also mit 5 V aufgeladen und bei etwa 1 A (das organisiert der 0,3 Ohm-Widerstand in Verbindung mit der 300 mV-sense im IC) wird der MOSFET ausgeschaltet. Die Zeit, bis der Strom in der Drossel das Ampere erreicht, ist ziemlich genau 470 µH / 5 V = 94 µs. Der Strom will natürlich weiterfließen, er findet durch die Diode den auf 180 V geladenen Kondensator und gibt die gespeicherte Energie ab. Der Strom fällt in 470 µH / 180 V = 2,61 µs auf Null, wenn der Regler es zuläßt, darf wieder geladen werden. Die maximale Schaltfrequenz ist 10,35 kHz.
Das Tastverhältnis 94 : 2,61 ist identisch mit dem Spannungsverhältnis 180 : 5 = 36.
Effektiv fließt ein mittlerer Strom von 0,5 A, multipliziert mit dem Tastverhältnis sind am Ausgang 18 mA zu erwarten.
Ok. Soweit verstanden. Aber wie berechnest du die Zeiten? Irgendwie hab ich wohl in meiner Ausbildung doch geschlafen zeitweise...
Das war die Berechnung ohne Verluste, gleichzeitig die maximal mögliche Leistung dieser Schaltung. Wenn da nicht ein paar erhebliche Verluste wären die den Wirkungsgrad auf deutlich unter 50% bringen.

Am 0,3 Ohm-Widerstand fällt bei 150 mV ab, 3% der hineingesteckten Energie.
Die Diode hat neben der Durchlaßspannung von 0,7 V (0,4%) noch eine nichtlineare Sperrschichtkapazität, die dort zu erwartenden Verluste sind schwer erklärbar und glücklicherweise nicht relevant.
Und dann kommt der MOSFET. R_DSon ist hier der allerunwichtigste Parameter, daran geht weniger verloren als an dem 0,3 Ohm-Widerstand.
Die Zeit zum Einschalten ist auch völlig unproblematisch, zu Beginn des Zyklus fließt eh noch kein Strom in die Drossel und die Spannung muß bloß von 5 V auf Null.

Die Zeit, die der Transistor benötigt, um von 0 V 1 A auf 180 V 0 mA auszuschalten, wird meist unterschätzt.

Wir wollen 2,61 µs lang den Strom in den Kondensator laden, wenn davon die ersten 100 ns in Wärme verwandelt würden, wäre das doppelt bedauerlich weil genau zu der Zeit der Spitzenstrom 1 A fließt. Das sind dann etwa 12 % Verlust, in der Realität ist das viiel schlimmer, denn in der Beispielschaltung darf ein 330 Ohm-Widerstand am Gate dieses entladen, der braucht dazu mehr als 1 µs. Selbst eine aktive Entladeschaltung dürfte an den 100 ns scheitern.
So langsam verstehe ich da immer mehr.

Um mit 470µH also die maximale Energie zu übertragen, brauche ich also roundabout 97µs, und komme damit auf ~10kHz.
Das bedeutet im Umkehrschluss, dass die Drossel zu viel Induktivität hat, um auf 30kHz zu kommen. 30kHz sollten es aber schon sein, sonst wird der ganze Kram nachher hörbar, da hab ich noch weniger Bock drauf als auf EMV-Driss.

Ergo:

Es muss ein Chip her, der am besten einen aktiven Treiber für den FET direkt mitbringt, oder - und das erscheint mir gerade als einfachere Alternative - einen integrierten FET hat.
Desweiteren muss ein Übertrager her, damit der FET nicht 180V sperren muss, sondern nur 5+xV, damit ist er deutlich schneller.
Die Verluste in der Diode sind wohl so oder so da - ohne gehts halt nicht...

Dann geht das ganze wieder in die Richtung, die Lüsterklemme bei seiner Nixieuhr genutzt hat.
Er hat den den LM51581 benutzt - da hatte ich bedenken mit der Verarbeitung...

Aber so langsam verstehe ich das ganze...

Ich denke, ich werde also die Schaltung von Lüsterklemme an der Stelle übernehmen - mal sehen, ob das mit diesem WQFN16-Package dann zu Hause für mich machbar ist... Wir werden sehen...
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