Budič s P-Mosfetom.

[maskrtnik01]

Dobrý deň,

Posielam úbytky na LED. Merané zo 7VDC cez 200R.

červená 2,15V
zelená 2,98V
modrá 3,04V

Ešte spomeniem, meral som na LED, na ktorej som zisťoval, čo dá - prežila 80mA na aj pol minúty. Ak toto skresľuje meranie, môžem pomerať ďalšiu LED.

[maskrtnik01]

Tak som sa znovu pokúsil navrhnúť ten plošák. Tentokrát som na napájacie vetvy použil polygony. A aj zem som na niektorých miestach prepojil z opačnej strany, aby nebola ďaleko.

Výkonové odpory pripojím na zem na napájacom C-L-C filtri, preto sú zakreslené ako vývod(pinhead.lbr).

[StefanST]

Ďakujem za parametre LED.
Ale netreba ich trápiť trvalým prúdom 80mA, ak tadiaľ potečie max.40mA impulzne / 5mA stredná hodnota prúdu.

K navrhovaniu DPS sa dajú stiahnuť veľmi dobré prednášky (pdf) - stojí za to si to pozrieť:
http://www.micro.feld.cvut.cz/home/zahl ... prednasky/
Aj tu na SE boli užitočné odkazy "Navrhove pravidla pre DPS":
https://svetelektro.com/modules.php?nam ... 0dda3a5b66


Návrh DPS som ešte nemal čas pozrieť podrobnejšie. Nie som odborník na DPS, ale:
°(18) Aké máš medzery medzi spojmi alebo plochami medi? Mne to vychádza na asi 0,12mm (tie biele čiary z pdf verzie DPS) - čo ťa viedlo k takému rozostupu?
°(19) V minulom návrhu si také nemal, teraz pod SMD-kondenzátormi vedieš ďalší spoj - čo ťa viedlo k takému rozhodnutiu? Budeš to vedieť spájkovať?

Výkonové odpory pripojím na zem na napájacom C-L-C filtri, ...

°(20) Ak si výkonové odpory dal do zapojenia preto, aby simulovali záťaž pripojených LED, potom by sa mali zapojiť tak, aby čo najlepšie odzrkadlovali nahradené LED. T.j. napájané z Drainu FETu a druhý koniec "LED", čo ide do budiča LED (ten vynechávame) na miesto, kde by mali nasledujúce budiče LED vývod GND. Tie vývody GND sú dosť namáhané (každý 640mA a spolu 8A pulzne) - táto cesta prúdu sa môže dosť podieľať na rušivých pulzoch v obvode. Škoda by bolo vynechať z testovania takýto "zdroj rušenia".

[maskrtnik01]

Tak som trochu pozvyšoval clearance. A na filtračný elyt pre napájanie LED som dal väčšie púzdro, aby boli nožičky ďalej od seba. C12 a C13 sú medzi dvomi napájacími vetvami, bohužial im neviem nájsť iné miesto. Pod nimi je prívod do gate mosfetu.

[maskrtnik01]

Posielam približný nákres ako si predstavujem usporiadanie. Presnejšie to budem riešiť, keď bude kocka oživená a naprogramovaná.

Červená - kocka 8x8x8, rozteč 2cm, takže 14x14x14cm
Oranžová, žltá - plošné spoje s katódovými budeniami (SCT2024), 2x2 DPS po 8x8cm.
Zelená - ATX zdroj
Tmavomodrá - plošný spoj s anódovými budičmi, z neho pôjdu signály pre SCT2024 pre prvú DPS
Svetlomodrá - Cypress CY8CKIT-059 (MCU).

Ešte tam niekde pribudne C-L-C filter napájania. Z neho pôjdu napájacie vodiče na zvyšné DPS. Ohľadom signálov, DPS budú zapojené do série, čiže z prvej do druhej, z druhej do tretej...

[StefanST]

Konečne som sa dostal aj ku kocke. Začnem tvojim ostatným príspevkom - konštrukčným riešením.
** Pozitíva:
- Kompaktná konštrukcia - nie je to tak rozťahané, ako v konštrukcii K.Darraha
- Elektronika v blízkosti mriežky LED
- MCU súčasťou konštrukcie
- Zdroj súčasťou konštrukcie
** Negatíva:
- Použitý zdroj z PC 200-400W predimenzovaný a tým zbytočne veľký, potrebujeme len 50W
- Budiče LED na 4 DPS - zbytočne veľa prepojov medzi doskami, každú dosku treba nejako pripevniť v konštrukcii, každá doska pridáva prúd zemniacim vodičom až 2A pritom dáta do posuvných registrov idú okolo 15MHz - nemáme zvlášť výkonovú zem a zvlášť signálovú zem.
** Otázniky:
Neviem, ako bude uchytená drôtená konštrukcia s LED - K.Darrah to má "napichané" v nejakej platni z tvrdého molitanu/polystyrénu.
Ako bude robený spoj medzí výstupom z budiča LED a drôtom "zbernice" konštrukcie LED (3x64 prívodov)?

--------------------------------
Ako by som to robil ja (čo ale nebudem - to však nie je smerodajné):
- Vzhľadom k tomu, že sa jedná o prototyp a nie návrh na sériovú výrobu, beriem na zreteľ modularitu, možnosť zmien v konštrukcii, dobrý prístup k súčiastkám( a opraviteľnosť), ale aj kompaktnosť konštrukcie. Konštrukcia sa nebude moc odlišovať od tvojej.

(A) Rozmery pôdorysu konštrukcie (krabice) s elektronikou: štvorec so stranou 16 - 18cm vzhľadom k rozmerom drôtenej konštrukcie LED 14cm x 14cm x 14cm. Výška krabice mininálna, ako sa bude dať.

(B) V krabici budú nad/pod sebou 2-3 DPS s rozmermi okolo 15-17cm

(C) Zdroj napájania (2 varianty):
(C1) - zdroj z notebooku sa zdá najdostupnejší a bezpečný pri napájaní zo siete. Buď vnútri krabice s kockou, alebo ako externý. Má dopad na výšku krabice pod kockou. K nemu by bol v krabici znižujúci menič z 12 - 19V na 5V/8A (hotový modul). Tak by sa dala kocka napájať aj z akumulátora 12V, keď nie je sieť k dispozícii (malo by to niekde význam??).
(C2) - alebo použiť menší kompaktný spínaný zdroj okolo 50W (hotový modul).
Pozn.: Pre účely vývoja a oživovanie kocky postačuje aj zdroj z PC.

(D) - DPS1 obsahuje duté nity v rastri 2cm x 2cm pre pevné "uchytenie" drôtenej konštrukcie. V dutých nitoch sú zaspájkované vodiče drôtenej konštrukcie. Toto uchytenie je rozoberateľné, keď sa odsávačkou odsaje cín z dutých nitov.

(E) - DPS1 aj DPS2 obsahuje konektory pre vzájomné prepojenie DPS1 (LED) s DPS2 (s elektronikou). Tým je spojenie DPS1 a DPS2 rozoberateľné a umožňuje lepšiu manipuláciu s oboma doskami.
Prepojenie nitov s vývodmi konektorov je buď plošnými spojmi (to by bolo najjednoduchšie), alebo drôtenými vodičmi, alebo kombináciou oboch.

Varianty usporiadania DPS:
(E1) = DPS1+DPS2
DPS1 - pre uchytenie drôtenej konštrukcie LED = nity + konektory
DPS2 - s elektronikou obsahuje (ak sa to tam zmestí):
- 12x budiče LED
- 2x (driver + 4 MOSFETy pre napájanie anód LED)
- modul MCU
- modul meniča 12-19V -> 5V
- konektory

(E2) = DPS1+DPS2+DPS3, ak sa nezmestí elektronika na DPS2, alebo nevyhovuje "stiesnené" usporiadanie konektorov pre prepojenie s DPS1:
DPS1 zostáva ako vo variante (E1)
DPS2 obsahuje len 12x budiče LED a konektory pre prepojenie s DPS1
DPS3 obsahuje zvyšnú elektroniku:
- 2x (driver + 4 MOSFETy pre napájanie anód LED)
- modul MCU
- modul meniča 12-19V -> 5V

(E3) = Ako (E2), DPS1 zlúčené s DPS2, t.j.
- DPS1=nity + drivery katód (bez konektorov)
- DPS3 = budiče anód LED + modul MCU + menič 12-19V -> 5V.
Takéto usporiadanie je kompaktné, ale myslím, že nie v prototypovej verzii, ale až v "prudukčnej" verzii, ak taká bude a podarí sa navrhnúť DPS1.


Možné usporiadanie DPS1 - doska s drôtenou konštrukciou LED, dutými nitmi a konektormi

DPS1 - doska s drôtenou konštrukciou LED, dutými nitmi a konektormi

_P1010029m2_DPS1_kocka LED.jpg (23.34 KiB) 4710 zobrazení

Použiť duté nity nie je môj vynález:

Aj takto sa vyrábali plošné spoje voľakedy

_P1010031mm2_Old_style.jpg (19.69 KiB) 4710 zobrazení

Možné usporiadanie DPS s elektronikou (zatiaľ bez modulu MCU)

DPS s elektronikou - nultý variant

_P1010027m2_DPS2_elektronika.jpg (38.98 KiB) 4710 zobrazení

Duté nity v TME:
http://www.tme.eu/sk/katalog/nity_10061 ... 2C24569%3B

Dutinkové a kolíkové lišty (budú zmenené):

_Dutinková a kolíková lišta 2.54 x 16pin.jpg (3.55 KiB) 4710 zobrazení

Pokračovanie bude nasledovať ...

[maskrtnik01]

Dobré ráno,

Zdroj je predimenzovaný, ale pri mojich znalostiach sa nechcem púšťať do návrhu stepdownu z iného zdroja. Fungovať predsa bude aj tak.
4 DPS sú použité z finančných dôvodov. Ja si môžem objednať aj jednu DPS 15x15. Ale vec je taká, že výrobca, ktorého som si vybral, mi pošle 10 DPS z jedného návrhu, takže to vychádza lacnejšie nechať "zapadnúť prachom" 6 DPS.
O nejakej zvlášť konštrukcii LED som nerozmýšľal, uvažujem o tom jednoducho naspájkovať LEDky spodnej vrstvy do DPS a každú DPS prichytiť vo všetkých rohoch.

EDIT: Teraz som si všimol, že hovoríte o hotových moduloch....nuž možno to skúsim, keď bude hotový prototyp, zatiaľ budem rád, keď to pôjde na tom ATXku.

[StefanST]

Zdroj je predimenzovaný, ale ... EDIT :... o hotových moduloch....
...zatiaľ budem rád, keď to pôjde na tom ATXku..

Áno, tak som aj myslel. Zatiaľ ATX, ale ako externý (vedľa alebo pod krabicou s kockou), ak to bude dobre chodiť (bude viac motivácie), doriešiš aj kompaktný zdroj.

4 DPS sú použité z finančných dôvodov..

Aj som si myslel. Keďže to, čo som uviedol v predošlom príspevku bola len prvá predstava, v ďalšom ide návrh modulárnym postupom, aj keď na jednej spoločnej doske. Môžeme skúsiť smerovať návrh tak, aby počas vývoja boli použité moduly. Usporiadané tak, že by sa dali realizovať aj na spoločnej DPS, ak vy vznikla taká potreba.

... uvažujem o tom jednoducho naspájkovať LEDky spodnej vrstvy do DPS ...

Áno, tak by to bolo dobré v stavebnici. Tých 3 x 64 vývodov iste udrží drôtenú konštrukciu LED stabilnú, aj keď plôšky na DPS budú musieť byť trochu väčšie kvôli spájkovaniu.
Ale:
(a) počas vývoja kocky nebudeš mať prístup k druhej strane DPS
(b) ak by si potreboval odpájkovať LED z DPS, možno už plôšky nebudú v dobrej kondícii
(c) predbežne som počítal s overovacou DPS pre odskúšanie vybraných častí elektroniky kocky (to, čo riešime v súčasnosti), neskôr s úplnou/konečnou verziou kocky pre overenie návrhu a realizácie celej kocky, no stále na DPS robenej v amatérskych podmienkach, ktorá bude oveľa lacnejšia. Až tretí, konečný variant, by bol na "profesionálnej" doske pre možné opakované konštrukcie. Nám by možno postačovala aj DPS z amatérskej výroby, ak by si to nepotreboval "vystavovať" pre laikov.

Pozn.1: Ako sú usporiadané vývody RGB z LED v rastri 2x2cm? Lineárne vedľa seba, do trojuholníka,... A tiež ako vystupujú vývody anód z jednotlivých poschodí LED-kocky? T.j. kde treba na DPS rátať s prívodmi z LED.

Pozn.2: Už si skúšal rámcový návrh spojov na modulárnych DPS s budičmi (katód) LED - ako povedieš spoje od priletovaných vývodov LED-kocky k vývodom budičov LED?

[maskrtnik01]

Dobrý deň,

Nuž teraz mi kamarát vyrába testovaciu dosku pre mosfety aj SCT2024ku. Potom najprv oživím dosky kocky bez kocky, a po tomto už pravdepodobne nebudem potrebovať tam šahať. Čiže to nepovažujem za problém.
Taktiež keď mi SCT2024 pôjde na testovacej doske, tak snáď aj na ostrej verzii.

[StefanST]

.... Potom najprv oživím dosky kocky bez kocky, a po tomto už pravdepodobne nebudem potrebovať tam šahať. Čiže to nepovažujem za problém.
Taktiež keď mi SCT2024 pôjde na testovacej doske, tak snáď aj na ostrej verzii.

Pozor, Murphyho zákony neboli zrušené.

Áno, ale testovať budeš len jeden SCT2024 a v úplnej verzii ich tam bude 12. Len pre istotu, skús, ako ti zvládne MCU budiť signálom CLK 12xSCT2024 pri perióde 16us/(3x64)=80ns. Prípadne aj signály LA/ a OE/, ale tam je časovanie menej náročné.

Pozn.: Aké rozmery má doska s MCU, resp. aj s programovacím modulom?

[maskrtnik01]

Dobrý deň,

Tak už som sa konečne k tomuto dostal. Urobil som jednoduchý program, ktorý cyklicky spína mosfety jeden po druhom, a medzitým strieda farby. Myslím, že testy môžem pokladať za úspešné.

Prechody mosfetov sú pomerne ostré, prechodové deje trvajú okolo 2 - 2,5 us (pre porovnanie, mosfet je zopnutý okolo 125us). Mosfety ani SCT2024 sa nehriali (merané prstom ), jedine 0,68R .

Jediné, čím si nie som istý, je priebeh na SCT2024. Je mi jasné, že je to prúdový zdroj, no neviem zhodnotiť, či to zvládne frekvenciu kocky (8kHz).
UPDATE: Nuž myslím, že to bude trošku problém. Dal som sondu na mosfet a na červenú katódu, po zavretí mosfetu ešte asi tak dve periódy mosfetu dokmitáva. Alebo to kvôli osciloskopickej sonde? Je pravda, že po priložení sondy sa trochu zmenila farba RGBčky.

[StefanST]

Tak už som sa konečne k tomuto dostal. Urobil som jednoduchý program, ktorý cyklicky spína mosfety jeden po druhom, a medzitým strieda farby. Myslím, že testy môžem pokladať za úspešné.

Gratulujem, to je veľmi dobrá správa.

Keď opadne prvá vlna nadšenia, bude sa treba pozrieť, prečo sú tie priebehy tak "neučebnicové". Či zlepšiť techniku merania, alebo zistiť príčinu a potlačiť tie zákmity.

... Jediné, čím si nie som istý, je priebeh na SCT2024. Je mi jasné, že je to prúdový zdroj, no neviem zhodnotiť, či to zvládne frekvenciu kocky (8kHz).

V datasheete píšu "OE/ Pulse Width min. 180ns". Takže tých 125us by to mohlo zvládnuť.

Zajtra, ak stihnem, napíšem viac.

[maskrtnik01]

Dobré ráno,

No ono tie zákmity môžu byť aj tým, aké mám na stole podmienky.
Už som aj navrhol jeden z dvoch plošných spojov, mohli by ste sa mi na to pozrieť?

[maskrtnik01]

Mimochodom, čo som naposledy poslal tie priebehy, ono keď to nie je chyba merania, je to problém takéto prechodové deje?

[StefanST]

K meraniu priebehov:
* Daj foto usporiadania dosiek a prepojovacích káblov tak, aby bolo vidieť, kadiaľ vedú jednotlivé prepojovacie káble - najmä zemniace vodiče a napájacie vodiče. Asi by stačilo otočiť skúšobnú dosku a uložiť ju v pravej časti kontaktového poľa, aby bolo vidieť konektory a pripojené vodiče na tejto doske.

* Pre meranie osciloskopom pri vyšších frekvenciách treba mať sondu aj zem sondy pripojené čo najbližšie k meranému obvodu. Tak, ako to máš zaipojené na predošlom obrázku - zemniaci krokodíl sondy je cez 10cm vodič pripojený do kontaktného poľa, odtiaľ asi 10-20cm vodičom k zemniacemu bodu výkonových rezistorov a prívodu napájania - aj to môže byť jedna z príčin, že sa tam nachytá rušenie. Tiež nesprávne vedené zemniace vodiče a ich dĺžka to môžu spôsobovať.

* Pekný príklad merania na vysokých frekvenciách bol vo vlákne vstupna-impedancia-1m-vs-50-t46318.html, odkiaľ je aj nasledujúci obrázok. My až tak vysoké frekvencie nemáme, ale obrázok je inšpirujúci.

* Preto zopakujem, čo som Ti už radil:

....°(9) Bolo by vhodné doplniť túto skúšobnú dosku o meracie body (stačí priletovaný 1cm drôtu ∅1mm, alebo očko v tvare "U"), kde budeš môcť pripojiť osciloskop. Tiež kus drôtu (2-4cm) v tvare obráteného U, pre zem - najlepšie asi pri filtračných elektrolytoch.

Konkrétne ZEM pri GND vývodoch budiča LED, drivera MOSFET a mínusového pólu elektrolytu na skúšobnej doske. Meracie body tam, kde budeš častejšie merať. Stačí vyvŕtať jednu alebo dve dierky 1mm a priletovať drôt alebo očko "U" - miesta je na doske dosť.

* Meranie priebehov a oživovanie zapojenia je vhodné začať zvlášť pre samotný driver MOSFETov s FETmi a s rezistorovou záťažou (len multiplex 100us bez napĺňania posuvného registra) a potom zvlášť testovať samotný budič LED - spoločná anóda pripojených LED môže byť zapojená na +pól napájania POWER_LED (testovať len posuvný register bez multiplexu FETov).
Len pre účely merania priebehu na katóde LED by bolo vhodné LED diódy (stačí len jednu, tú ktorú budeme merať) premostiť rezistorom okolo 1kΩ. Teraz pri odpojení LED v budiči LED ostane katóda LED visieť v lufte a preto sa na katódu LED môže indukovať napätie, ktoré vidíme ako opakujúce sa pílové napätie. Na funkčnosť to nemá vplyv, ale pretože nevieme snímať prúd cez LED, s paralelným rezistorom budeme to jasnejšie vidieť.
Až keď budú obe časti zapojenia (t.j. driver MOSFET aj budič LED) v poriadku, merali by sa spolu.

* Pri meraní snímaj priebehy na meracích bodoch v poradí, ako ide v obvode signál. Najskôr na výstupe z MCU, potom na vstupe drivera, na výstupe drivera, na Draine FETu. Zem sondy osciloskopu treba pripojiť k zemi obvodu, ktorý meriaš. Tiež pozri napätia na napájacom pine budiča aj drivera aj Source FETu, či tam nie je nejaké rušenie.
Ešte sa potrápime so správnym zapojením zemniacich vodičov, aby prúdové špičky 8A zo spínanej záťaže (teraz 0,68Ω, neskôr sústava LED) neovplyvňovali vstupné signály z MCU do ďaľších obvodov.

Mimochodom, čo som naposledy poslal tie priebehy, ono keď to nie je chyba merania, je to problém takéto prechodové deje?

Ak sa prejavia prechodové deje v signálovej časti posuvných registrov, asi to bude problém. Zatiaľ tam máme len jeden register - ale bude ich tam 12! A prečo to neurobiť poriadne, ak sa to dá. Prechodové deje môžeme očakávať aj z dôvodu indukčnosti siete LED - stredná dĺžka prívodu k LED je niečo cez 20cm.

Návrh dosky driverov a FETov som pozeral - napíšem neskôr zopár poznámok. Vidím že si prešiel k dvojstrannej DPS.

[maskrtnik01]

Dobré ráno,

Ďakujem za reakciu.
Nejaký ten čas sa k tomuto nedostanem, ale potom porozmýšľam nad tými prepojeniami, čo by sa dalo zmeniť.