Show your projects! Part 21

Zo..... BLDC controller, met USB, control gedeelte. Het power gedeelte gaat via de grote connector. Zo kan ik het power-gedeelte apart ontwikkelen. Eerst een 10A versie (had ik eigenlijk al op een eerdere versie van dit controller bordje, voordat het modulair werd), en dan de 200A versie....

Excuses dat de foto niet scherp is. De scanner is natuurlijk gefocussed op de glasplaat, en dat is dus ruim 1cm van de print vandaan nu de hoge componenten er op zitten.

[edit] Update: Het powerbordje zit nu ook een endje in mekaar:

De brede printbanen voor GND en VMOT (onderaan resp bovenaan) zullen versterkt moeten worden met een stevige koperkabel. Volgens berekening van een PCB-baan-breedte berekenmodule moesten ze anders 10cm breed worden.....

Je merkt dat de koelvlakken redelijk werken als je soldeerbout zo nu en dan vast "vriest" aan het printje....

[Bericht gewijzigd door rew op vrijdag 21 januari 2011 20:05:33 (31%)

200A? Flinke hap stroom

Yep! "In mijnen tijd" werden daar aders van 70mm² voor gebruikt. Met die nieuwerwetse technologie volstaan printbanen van 10cm breed...
Maar het zal hier wel om kortstondige pulsjes gaan, denk ik.

Een projectje van mij dat al een hele tijd in de maak is: een uitbreidingskaartje met een USB/RS-232-interface voor mijn oude laptop (een Tulip LT 286). Heeft vooral lang stilgelegen van begin oktober t/m begin december, wegens MakePCB. Lekker goedkoop, maar ook de laatste keer, want het is wel extreem goedkope kwaliteit...

Anyway, het is een printje met een FT232 en een MAX211, plus een USB B- en een USB 3.0 A-connector. Linksachter de connector (extra lange pinheaders) waarmee hij verbinding maakt in mijn laptop. Dat uitbreidingsslot is oorspronkelijk bedoeld voor een modem: de connector maakt contact met de UART van COM2. De FT232 is via een nulmodem-vebinding met de UART verbonden en brengt een USB-connectie naar buiten, zodat ik makkelijk verbinding kan maken met een moderne PC. De MAX211 maakt er daarnaast een echte seriële poort van, die via de USB 3.0-connector naar buiten gaat. Die connector heb ik gekozen omdat het een lekker compacte en stevige stekker is met 9 pinnen

Zo past-ie in mijn laptop. Het grote logo zit overigens op de print omdat ik ruimte over had

...en dit zie je nu aan de achterkant. Ik heb een verloopkabeltje gemaakt van USB 3.0 naar DB-9, zodat ik COM2 ook kan gebruiken als normale COM-poort. Deze wordt uitgeschakeld zodra je de (echte) USB-verbinding aansluit.

En hier zie je opa in gesprek met zijn achter-achter-achterkleinzoon Lekker makkelijk bestanden uitwisselen met maar één kabeltje.

Op 21 januari 2011 21:39:43 schreef Jochem:
200A? Flinke hap stroom

Het zullen piekstromen zijn, maar 10A is ook niet mis voor zo'n klein printje.

ehhhh.... De FETs hebben specs van 1100A piek, 295 continue....

De commerciele regelaar van nominaal 130A houdt er ergens tussen de 100 en de 130 mee op. Het zou mooi zijn als deze het beter doet dan dat commerciele ding. Maar ja. Of dat haalbaar is weet ik nog niet. We gaan de boel eens langzaam opbouwen. Eerst maar eens op een 12V labvoeding een 2A motortje laten draaien. Als ie dat kan, heb ik dus geen shoot-through en zo en dan gaan we heftigere voedingsbronnen gebruiken....

Dus, nee, het gaat niet om piekstromen boven de honder A, het is de bedoeling om boven de 100A continue te komen....

[Bericht gewijzigd door rew op vrijdag 21 januari 2011 23:44:09 (11%)

Op 21 januari 2011 00:24:09 schreef Riktw:
heb ze laten maken bij www.iteadstudio.com
10*10cm print met in totaal 5 losse printjes erop, je moet ze wel zelf hakken en zagen
28 dollar voor 10 dezelfde, 50% electrical tested

aha... dus het in stukken zagen is het enigste wat je zelf gedaan heb? en dat doe je dan lelijk...

Op 22 januari 2011 00:06:53 schreef Arjan Swets:
[...]

aha... dus het in stukken zagen is het enigste wat je zelf gedaan heb? en dat doe je dan lelijk...

BLEEEEEEEEH
* Riktw gaat hier maar niet verder op in vandaag

Op 21 januari 2011 23:43:21 schreef rew:
ehhhh.... De FETs hebben specs van 1100A piek, 295 continue...
...
...
Dus, nee, het gaat niet om piekstromen boven de honder A, het is de bedoeling om boven de 100A continue te komen....

Nu nog de uitdaging om de Tj op 25ºC te houden.

Enkele meer realistische waarden:
Volgens de datasheet (IRFS3006) is Tjmax=175ºC.
Bij kamertemperatuur heb je dus een max. temperatuurverschil van 150ºC om te koelen. De datasheet vermeld een Rthj_a van 40K/W bij een PCB oppervlak van 1sq. inch. Dit is zo te zien ook ongeveer het oppervlak dat je in jouw PCB gebruikt. Je kan dus max. 3.75W dissiperen in 1 FET. Met een typische Rdson van 3milliohm bij 175ºC kan je dus max 35Adc door een FET sturen.

Dus als je buiten de PCB geen extra koeling gebruikt, dan is die FET maximaal geschikt voor 35A continu. Dit is dan al zeer optimistisch gerekend. (typische waarden, geen schakelverliezen, Tj op het randje,...)

Die 295A-rating is dus leuk voor marketing, praktisch heb je er niet veel aan.

Op 21 januari 2011 21:56:59 schreef pros:
Yep! "In mijnen tijd" werden daar aders van 70mm² voor gebruikt. Met die nieuwerwetse technologie volstaan printbanen van 10cm breed...
Maar het zal hier wel om kortstondige pulsjes gaan, denk ik.

Te zien hoe je dat bekijkt. Heel innovatieve technologie voor elektrische verwarming

@230V, Ik zie nergens een RDSON van 3mOhm. 2.1 is "max" volgens mijn datasheet.

Als ik boven de 30A ga, zal ik inderdaad moeten gaan koelen. Ik was van plan er een CPU cooler op te zetten. 12V heb ik al / moet ik nog maken.... Ik zie getallen als 0.4K/W voor de FET, en ook dat soort getallen voor CPU koelers. Met een budget van 1 graden celcius per watt, mag er dan nog 0.2 graden per watt in de pasta gaan zitten. (zie het voorbeeld op http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance_in_electronics waar in het voorbeeld 0.1K/W gebruikt wordt). En met 1 K/W en 200A kom ik bij een electrische weerstand van 2 mOhm op 80W. Totaal 160W voor de hele koeler. Da's meer dan de meeste CPUs, maar die hebben een max-case-temp van rond de 70 graden. Dus ongekoeld moeten we niet verder dan 30A, maar gekoeld met FAN moet 200A in zicht komen.... Ik blijf optimistisch.

(ik moet zo'n 1000x per seconde electrisch commuteren voor 2000RPM. Omdat de PWM op 8kHz moet gaan lopen, zullen de schakelverliezen in het PWM gedeelte overheersen. Ah... dat gaat mogelijk een probleem worden. De FAN7380 is aan de zwakke kant. Die zorgt voor een oplaad tijd van de gate van optimistisch 2 microseconde. Met gemiddeld ruwweg 100A en 40V kom ik dan op 4kW in m'n FET. Dit gebeurt zo'n 2 microseconde van de 125, dus dat komt neer op 60W extra. Dat kan ik een factor 40 verbeteren door bijvoorbeeld een SIP41111 te nemen. Helaas niet footprint compatible. ) (aargh!! Zie ik nu goed dat je de SIP41111 niet met logic levels (5V) kan sturen???)

Ik had pas nog iets dat 25A schakelde en daar zaten 16 FET's parallel in, op koperen blokken met waterkoeling...... De spanning was wat hoger 300V, maar toch, het is een indicatie.

@ tidak , dat was toch niet de voeding van de maxwell stichting , die watergekoelde ?

Op 21 januari 2011 22:48:08 schreef Robin F.:
Een projectje van mij dat al een hele tijd in de maak is: een uitbreidingskaartje met een USB/RS-232-interface voor mijn oude laptop (een Tulip LT 286).

netjes vormgegeven. Hoe heb je dat logo geplaatst? Het ziet er niet uit als line front, eerst getekend, dan in vectoren en dan kan de gerberengine het wel snappen?

Op 22 januari 2011 10:24:21 schreef Tidak Ada:
Ik had pas nog iets dat 25A schakelde en daar zaten 16 FET's parallel in, op koperen blokken met waterkoeling...... De spanning was wat hoger 300V, maar toch, het is een indicatie.

Dat was zeker niet de afgelopen week ontworpen?

De allerbelangrijkste parameter die het vermogen in de FETs bepaalt is de RDSON. Voor FETs die 300V kunnen hebben is een RDSON van beter dan een paar ohm lastig haalbaar. Mijn fets hebben een RDSON van 1.5mOhm typical. Da's en stuk beter dan de STD3NK50Z-1 (ruim duizend keer beter!).

Je kunt tegenwoordig zoveel beter speelgoed krijgen dan zelfs maar een paar jaar geleden!

Op 22 januari 2011 11:39:32 schreef MAH:
Hoe heb je dat logo geplaatst?

In Altium zit één of ander scriptje waarmee je een afbeelding kunt importeren en omzetten naar een hele berg horizontale lijnen. Niet heel fraai, maar als je het met voldoende resolutie doet, ziet het er best aardig uit.

Een betere oplossing is het logo als vectorafbeelding hebben, daar is volgens mij een import-optie voor die tot een heel wat beter resultaat leidt.

Op 22 januari 2011 08:46:53 schreef rew:
@230V, Ik zie nergens een RDSON van 3mOhm. 2.1 is "max" volgens mijn datasheet.

Die 2.1mOhm is de max waarde bij een Tj van 25ºC. Ik verwacht dat de FETS wel iets warmer zullen worden dan dat. Bij Tj=175ºC is de Rdson 2x groter, zie fig.4 in de datasheet.

Als ik boven de 30A ga, zal ik inderdaad moeten gaan koelen. Ik was van plan er een CPU cooler op te zetten. 12V heb ik al / moet ik nog maken.... Ik zie getallen als 0.4K/W voor de FET, en ook dat soort getallen voor CPU koelers. Met een budget van 1 graden celcius per watt, mag er dan nog 0.2 graden per watt in de pasta gaan zitten. (zie het voorbeeld op http://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_resistance_in_electronics waar in het voorbeeld 0.1K/W gebruikt wordt). En met 1 K/W en 200A kom ik bij een electrische weerstand van 2 mOhm op 80W.

Ik ben wel benieuwd hoe je die 0.2K/W wil gaan halen. Ik denk dat je wat hoger gaat uitkomen. Voor een CPU-koeler waarbij de "die" direct onder de koeler ligt kan dit nog wel. Echter in dit geval moet je de koperen TAB van 6 FET's gaan koelen, zonder dat de TAB's elektrisch met elkaar contact mogen maken. Je zou dus veeel via's onder de D2PAK FET's kunnen plaatsen en dan met kapton/koelpasta aan het koelblok bevestigen ofzo.

(ik moet zo'n 1000x per seconde electrisch commuteren voor 2000RPM. Omdat de PWM op 8kHz moet gaan lopen, zullen de schakelverliezen in het PWM gedeelte overheersen. Ah... dat gaat mogelijk een probleem worden. De FAN7380 is aan de zwakke kant. Die zorgt voor een oplaad tijd van de gate van optimistisch 2 microseconde.

Idd, met een gate-charge van ~200nC moet je al een erg goede driver hebben om nog snel te kunnen schakelen. Je zou de FAN7380 kunnen bufferen met 2xFAN3122.

Op 22 januari 2011 15:15:56 schreef 230V:
Die 2.1mOhm is de max waarde bij een Tj van 25ºC. Ik verwacht dat de FETS wel iets warmer zullen worden dan dat. Bij Tj=175ºC is de Rdson 2x groter, zie fig.4 in de datasheet.

Hm, instinker, ik las die figuur maar zo af als absolute waarde in mΩ, zie die normalized nu pas..

Op 6 januari 2011 21:49:19 schreef Sine:
Maar schema's en layouts mag iedereen hebben ( nadat ik ze wat opgepoetst heb .. hum .. )

Zijn ze al klaar voor publicatie? Ik wil er wel eens in snuffelen. (heb net 4 van die MAX1496 besteld voor de CO labvoeding)

Mijn hemel, die voeding heb ik (waarschijnlijk door mijn short-break in .at rond die tijd) helemaal gemist!

Mooi ding hoor! In alle opzichten!

@rew: die gate drivers lijken me inderdaad wel een grote beperking, maar ik voorzie nog wel een paar andere problemen bij dergelijke stromen, ook nog afgezien van de koeling.

Ik zie geen snubbers, geen gate weerstanden, en de ground van de gate drivers ligt ook aan het ground plane waar de enorme stromen gaan lopen. Als je een beetje rap gaat schakelen bij met forse stromen en een redelijk hoge spanning (ik weet niet hoe ver je wilt gaan met 60V FETs), krijg je, denk ik, flinke problemen met gate ringing, overschoots (over de Vds(max) van de MOSFETs), en ground bouncing (door weerstand en inductie van het ground vlak).

Vooral die laatste is erg moeilijk te voorkomen; als je de ground van de gate drivers niet direct aan de source van de MOSFETs maakt, maar de verbinding maakt bij de connector naar het andere board, krijg je die ground bounce direct op je gate, maar als je de ground aan het groundplane legt, zie je die ground bounce op de logische signalen van de gate drivers.

Met een gegarandeerde Vil van 0.8V heb je ook niet echt veel marge voor zulke geintjes.

Een redelijke middenweg zou kunnen zijn om de power ground aansluiting ter hoogte van de middelste MOSFET te maken, en vanaf daar een track naar de connector te leggen. Op die manier wordt het langste pad een stuk korter, en heb je veel minder last van rommel door het schakelen van de andere FETs.

Ik zie overigens ook geen voorziening voor shunts, of een andere stroom meet circuit. Ga je dat er helemaal niet bij maken?

Op 21 januari 2011 22:48:08 schreef Robin F.:
Een projectje van mij dat al een hele tijd in de maak is: een uitbreidingskaartje met een USB/RS-232-interface voor mijn oude laptop (een Tulip LT 286). ...

Het is mooi omwille van de netheid en ook de "waarom ook niet" factor

Ik denk dat je de enige Tulip wereldwijd hebt met een USB 3.0 connector.

Voordat ik het inpak voor de grote verhuizing, toch nog even hier.

Een simpele crystal tester (grondtoon), die tevens makkelijk aan een broodplank te knopen is om het eea te testen

Bovenkant

Onderkant

@rew:

Zie dat je op je printje zelfs thermal reliefs hebt zitten bij de pootjes voor de FETs -> Geen goed idee als er grotere stromen moeten lopen. Beter ellende op die FETs erop te solderen, dan dat dat printje het niet meer houdt op 200A. Besef dat je wel iets aparts wilt aanvangen met je printje. 200A over een PCB doe je niet zomaar even.

Work in Progress van mijn kant:

Tis iets met digitale audio. Was flink proppen met al die zooi op zo'n kleine print, en dan ook nog met maar 2 lagen. Nu nog laten maken. Iemand goede ideeën, want volgens mij hoor ik steeds meer twijfel-verhalen over MakePCB?

Ik hoor goeie dingen van seeed studio, mail hun eens.