DC-DC converter eigenschappen

Hi Gertjan,

Er is ook nog een versie in een TO92 behuizing, misschien heeft deze een nog lagere capaciteit.
Ik heb het dan over de BD139, 140 serie.

Steeds vergeet ik de type nummers, maar ik dacht BC639 en BC640 series.
Dat zijn als ik het goed heb de zelfde chips als de BD serie.

Als je daar iets van hebt altijd leuk om het eens te testen.

Gegroet,
Bram

Nu we het toch over torren hebben...
Zou er veel verschil zijn tussen de NPN of de PNP versie in deze toepassing?

JE zou haast zeggen dat nog verder onderzoek vereis met andere type torren met bv hogere fT of hogere spanning

Uiteindelijk gebruik ik zowel NPN als PNP. Voor beide helften van de symmetrische voeding.
Kom ik er vanzelf achter wat de verschillen in deze toepassing zijn

Ik zal die BC639 en BC640 checken.

Wat me irriteert is dat ik er nog niet de vinger achter kan krijgen waarom die BD139 het beter doet. Pas als je dat weet kun je gericht naar nieuwe kandidaten zoeken...

Edit:

Zou er veel verschil zijn tussen de NPN of de PNP versie in deze toepassing

Aangezien de collector capaciteit altijd veel kleiner is dan de emitter capaciteit lijkt het me goed om de de collector aan de ingangskant te hebben.

groet, Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op vrijdag 11 december 2015 21:27:05 (25%)]

De BD139 is beter door de combinatie van diverse zaken.

Hi Gertjan,

Wat me irriteert is dat ik er nog niet de vinger achter kan krijgen waarom die BD139 het beter doet
Welkom bij de club

Ik zit nog steeds in mijn hoofd met het residu dat overblijft na de filtering,
bij mijn LAB voeding maar ook jouw BD139 of BC547.

Dan nog dit, een grotere hfe betekend niet een betere transitor.
Neem een BC550C heeft een zeer hoge hfe, laagste ruis, vaak meer dan 500x. (maar minder vlak dan een BC550b)
Neem nu een standaard transitor trapje met veel versterking, die hoge hfe geeft ook veel feedback van de collector naar de basis.
Waardoor de bandbreedte uiteindelijk minder wordt dan een transitor met een lagere hfe.
Kijk bij de gemiddelde RF transitor, daar is de hfe altijd in verhouden laag van.

Misschien zijn er hier op het forum mensen met meer kennis hiervan?
Wij horen graag verfrissende inzichten.

Gegroet,
Blackdog

Vergelijk een BF199 met een BC547.
hfe is voor RF niet het belangrijkst.
De gebruikte schakeling, en de DC instelling en de parasitaire C's zijn van belang.

De BD139 is beter door de combinatie van diverse zaken

René, met dezelfde hoeveelheid toetsaanslagen zou je toch meer info & concretere aanwijzingen kunnen geven...

Dan nog dit, een grotere hfe betekend niet een betere transistor

Klopt ook in dit geval.
Het lijkt natuurlijk simpel: hoe meer hFE hoe meer rimpelonderdrukking. Maar toen ik versies met darlingtons ging maken bleek als snel dat aan de hoge kant de transistor capaciteiten de bottleneck bleven. Met 2x BC547 werd aan de lage kant de onderdrukking veel beter (maar heb ik niet nodig) terwijl aan de hoge kant er geen verbetering was. (want zelfde capaciteiten)

Die BC639 lijkt inderdaad een TO92 versie van de BD 139. Compliment voor je interne database. (Met zo veel data er in is het geen wonder dat het af en toe knarst )
Nog beter, van die BC639 heeft NXP ook een SMD versie: de BCP56-16 (Farnell 1081258) Het zou zo maar nog nog steeds de goede oude Philips chip kunnen zijn, opnieuw verpakt.

Edit: er is ook een PNP versie: BCP53. Nu staan de capaciteiten wel in de datasheet. Die van de BCP53 is het meer dan het dubbele van de BCP56. (15 versus 6pF). fT is ook lager (is bij BD140 ook).
Waarmee de NPN/PNP vraag deels beantwoord is....

groet, Gertan

[Bericht gewijzigd door miedema op vrijdag 11 december 2015 22:48:32 (11%)]

Bij een uitgebreide datasheet staat ook een F_t - I_c grafiek. Een BC547 heeft bij 10mA een top.
De C_cb gedraagt zich als een varicap.
Er zijn meer verschillen tussen NPN en PNP. Zie bijv. 7812 en 7912.

Ha rbeckers,

Ik waardeer het dat je in de boeken duikt op de late avond!
Eerste reactie: Je hebt betere datasheets dan ik..... Met name alle BD139 datasheets die ik kon vinden waren uiterst karig.

Tot ik achter de PC vandaan kroop, en in de boekenkast ging zoeken.
In een Philips databoek uit 1975 wél grafieken te kust en te keur!

Toch kom ik nog niet veel verder....
Dat van die C_cb is duidelijk. En alle waarden in datasheets zijn bij hogere spanningen dan in mijn schakeling (meestal 5V) dus dat zal wel een optimale waarde zijn....
Maar als ik naar die f_T - I_c grafiek van de BC 547 kijk heeft die z'n top (boven 300MHz)tussen 10 en 40 mA. Precies waar ik gemeten heb....
Bij de BD139 is dat eigenlijk ongunstiger. Daar ligt de top lager, en rond 100...200mA. waar ik gemeten heb, op 40mA is f_T 240MHz (niet slecht natuurlijk, maar verklaart niet het veel betere gedrag)

De f_T curve van de BD140 is trouwens véél slechter: top van 80MHz bij 100mA. Klopt natuurlijk met de hogere capaciteiten. Ben benieuwd hoe dat meet.....

Dat zal overigens moeten wachten. Werk roept. Voorbereiden om maandag een musical in Hapert op te nemen...

groet, Gertjan.

Gertjan,
Dit kwam gisteren niet uit de databoeken. Wat ik gisteren opgezocht heb betrof de I_out van de LM7171.

Geometrie van torren, bijv. hexfet, is interessant.

rbeckers,

I_out van de LM7171

Daar begin ik maar niet over....
Voor je het weet zijn we zover OT dat het gaat over 10MHz distributieversterkers

FET's heb ik wel aan gedacht. Nadeel is de hoge gate treshold spanning.
Ik mag maar een paar Volt verliezen over het pré filter.
Zit nog wel in m'n achterhoofd om te proberen, er zijn nu logic level MOSFET's.

groet, Gertjan.

Even een update, voor ik weer een paar dagen voor werk in een hotel zit.

Voor de capacitance multiplier heb ik een nieuw kandidaten paartje: 2N3904 en 2N3906

En belangrijker, inmiddels is het mij duidelijk welke mechanismen een rol spelen in deze schakeling.
Daar ding het me eigenlijk ook om. Een simpele schakeling.... maar wat er precies gebeurt?

Het blijkt dat de C_c van de transistor de dominante factor is. Natuurlijk bepaalt de h_FE de verzwakking, maar dat is onder het kantelpunt waar de C_c gaat meespelen, en dat is al rond 100...200kHz. Daarboven wordt de verzwakking bepaalt door C_c. (En hoe goed C_c aan de basiskant ontkoppeld wordt. Vandaar de invloed van R_b)
Verder blijkt die C_c sterk afhankelijk van de spanning er over (U_cb). Zoals rbeckers al opmerkte , het lijkt een varicap

Hier oude en nieuwe kandidaten in 1 plaatje:

Ter referentie heb ik de BC547C mee gemeten, de blauwe curve.
De paarse curve is de BD139, en de gele curve is de nieuwe kandidaat, de 2N3904.

De 2N3904 heeft een wat lagere h_FE, wat tot uiting komt aan de linkerkant van de curves. maar z'n C_c is kleiner, waardoor hij boven de 250kHz meer verzwakt. En dat richting 100MHz beter blijft volhouden.

Een verder probleem van de BD139 schuilt in z'n PNP broertje BD 140.
De f_T van de BD140 is slechts 75MHz tegen de 250MHz van de BD139. En de BD140 Cc is 15pF tegen 6pF voor de BD139. Oeff......

Als je dan de curven ziet valt het nog niet tegen...

Over het algemeen blijken PNP's slechter te zijn dan NPN's. (in deze toepassing)
De 2e reden om voor de 2N3904 te kiezen is dat zijn PNP broertje 2N3906 maar marginaal slechtere cijfers heeft. (f_T is 250MHz tegen 300MHz, en C_c is 4,5pF tegen 4pF)
Helaas had ik hem niet liggen, dus de vergelijkende curven moeten nog even wachten....

groet, Gertjan.

Ha Blackdog & co

Ik heb de afgelopen dagen condensatoren vergeleken en het filter van m’n capacitor multiplier gedimensioneerd.

Ik wil jullie niet vermoeien met een stroom van grafieken van diverse C’s, maar ik kwam een paar dingen tegen die ik je niet wil onthouden. Dingen die in het algemeen van belang zijn voor het filteren van DC-DC converters.

Ik heb gemeten met het volgende schema:

Dit om de omstandigheden in de toepassing zoveel mogelijk te evenaren.
In de praktijk zag dat er dan zo uit, een klein printje tussen 2 BNC's:

Allereerst het globale idee van het parallel gebruik van meerdere condensatoren.
Je ziet hier de dempings curven van 3 condensatoren, van groot naar klein:

Het idee is om de eigenschappen van meerdere C’s te combineren, en zodoende een breed dempend filter te krijgen. Zeg maar de grootste C te gebruiken voor het laag, en de kleinste C te gebruiken voor z'n HF eigenschappen.

Ik merkte dat afstanden al snel belang zijn.
Bij onderstaande meting is het enige verschil tussen de 2 curven dat ik het C’tje 1,5cm verplaatst heb. Daardoor verschoof het resonantiepunt (waar de C van capacitief inductief wordt) van 39MHz naar 25,5MHz... De hoogste frequentie waarvoor het filter nog effectief is wordt zomaar 13,5MHz lager.....

Dit pleit dus voor het gebruik van SMD, zodat je een filter mooi compact kunt maken.

Een probleem bij het parallel zetten van condensatoren is dat er door parasitaire L’s en C’s resonanties ontstaan.
Zie hier een parallel schakeling van een Panasonic PosCap met een 10nF Keramische C.

Je ziet de curven van beide C’s apart (paars en geel). En in blauw de curve van beide C’s parallel. Duidelijk is de resonantie op het overname punt te zien.

Ik heb met kleine weerstandjes in serie met de C’s geprobeerd deze resonantie te onderdrukken. Dat ging perfect, maar.... De filter werking verminderde hierdoor ook flink.

Ik bleek de hoogte van de resonantie ook flink te kunnen beïnvloeden met de plaatsing van de 2 C’s:

Je ziet hier 3 curven van dezelfde 2 C’s parallel. Alleen de plaatsing verschilt, Met de PosCap op positie 1, 1,5cm van de andere C vandaan, is er een opslingering van zo'n 15dB. Maar met diezelfde PosCap op positie 3, pal naast de andere C is die opslingering bijna weg...

Nog een reden om filters dus zo compact mogelijk te bouwen!
En dat betekent SMD, en kleine componenten....
Alle door mij geteste trough hole C’s testten minder dan hun SMD collega’s.

Voor de mensen die toch benieuwd zijn hoe mijn filter er nu uiteindelijk uitziet, zo:

Het is een parallelschakeling van een 47uF Panasonic PosCap, die van zichzelf al een mooie lage ESR heeft en breedbandig is, geholpen boven 15MHz door een 47nF X7R ker. Multilayer. (De piekjes uit mijn DC-DC bestaan uit 20Mz componenten, de schakel frequentie zit rond 170kHz)

De gele curve is de demping van het filter in 10k, de blauwe curve is hetzelfde filter, maar dan belast met 50Ω. De paarse lijn laat zien wat die PosCap in z’n eentje zou doen.
Moet ik er nog bij zeggen dat ik dit zo compact mogelijk ga opbouwen?

Groet, Gertjan.

Misschien 47uF//47nF//470pF eens proberen?
Of 47uF/100nF//1nF.

[Bericht gewijzigd door rbeckers op woensdag 23 december 2015 12:35:44 (20%)]

Ha rbeckers,

De hoogste te filteren component is 20MHz. Daar zit nu door de 47nF C precies een dip in de curve. 100nF is daar alweer inductief.

Nog een klein Ctje toevoegen heeft voor mijn toepassing dus ook niet veel zin. Ook al omdat daar de C_c van de tor dominant roet in het eten gooit...

Wat wel interessant is dat aan de hoge kant de filtercurven naar een asymptoot gaan. Je ziet dat goed in het eerste plaatje van 4u7+u1+10n. Je zou verwachten dat de inductieve helft van de curve van een kleine C ook verder omhoog opschuift. Maar ze vallen min of meer over elkaar.

Ik denk dat de oorzaak in mijn meetopstelling zit, de zelfinductie van bedrading (nou ja, BNC koppelbus) naar de meetingang.
Heb jij daar ideeën over?

groet, Gertjan.

De vuistregel is dat 1cm draad ongeveer 1nH is.
Een BNC van Radiall haalt 4GHz. Voor 10MHz en lager maakt de opbouw, , meestal niet zoveel uit. Bij 100MHz is dat al belangrijker.

Ik ga een LM7171 als 11MHz osc. gebruiken t.b.v. DC-DC.

Door BNC Chassis - koppelbus - BNC Chassis heen kom ik al gauw op 8cm lengte.
8cm = 8nH, geeft bij 100MHz 5Ω impedantie.
Als je ziet dat ik (met 1k serieweerstand) bij 100MHz nog zo'n 45dB verzwakking meet, klopt dat als een bus

(Ik had geen fut meer om dit in een nieuwe meetopstelling weer uit te gaan zoeken....)

Ik ga een LM7171 als 11MHz osc. gebruiken t.b.v. DC-DC

En dan sinusvormig door een trafo? Ik ben benieuwd....

groet, Gertjan.

[Bericht gewijzigd door miedema op woensdag 23 december 2015 13:30:37 (11%)]

Op 6 december 2015 12:32:31 schreef blackdog:
Opvallend weinig mensen reageren op dit topic, ondanks dat er veel adviesen worden gegeven op dit forum om DC-DC converters te gebruiken...

Ik zag het topic nu pas.

En jullie zijn veel slimmer dan ik, en hebben veel mooiere meetapparatuur. Maar ik wil vanuit ervaring nog wel toevoegen dat bij keramische C'tjes het diëlektricum ontzettend veel invloed op de eigenschappen heeft. En ook met de werkspanning moet je uitkijken. Zo'n C'tje met een maximale spanning van 6V kan bij 5V bijvoorbeeld maar de helft, of zelfs tot slechts 10% van z'n gespecificeerde capaciteit over hebben. Had je er eentje van 25V gebruikt, dan was het misschien wel bijna 100% geweest op 5V. Verder veranderen de specificaties ook met de fysieke grootte van het component. Een 10µF/10V/X5R in 0603 vertoont vaak een ander gedrag dan een 10µF/10V/X5R in 1206.

Niet alle fabrikanten vermelden evenveel van dat soort data in grafiekjes, maar het is zeker iets om rekening mee te houden. Zomaar te stellen "nu met een SMD condensator van 1µF deze resultaten" dat zijn een hoop ontbrekende parameters.

Hoe dicht de C's bij de uitgang staan is ook heel belangrijk, zoals ik Gertjan al op zag merken. Goed laag-impedant houden, dus korte dikke sporen en dichtbij, anders voeg je in feite gewoon een serie L toe aan je goedbedoelde C.

Hi,

Weer mooie metingen Gertjan!
Nu op de manier zoals ik het ook zou doen, voor tot 100Mhz en hoger.

Door de diepte van je metingen meer dan 60dB spelen denk ik ook inductie en capaciteiten mee waar je in eerste instantie niet aan zou denken.
Koppeling van de in naar de uitgang over je print heen...
Het veld van het stukje print aan de ingang waar de 50 Ohm weerstand zit.
Misschien helpt het door de 49,9 Ohm direct over de BNC aansluitingen te zetten.
Misschien met een TH weerstand van 1K gebruiken met zoveel mogelijk koper weg gehaald om de capaciteiten zo klein mogelijk te maken.

Dus laatste plaatje van je, 49,9 Ohm tegen de BNC aan, het koper zover mogelijk weg halen met TH weerstand naar het vlak waar je de condensatoren op monteerd.
Ik denk dat dit trouwens al zeer goed is wat je nu hebt samengesteld, zou voor mij niet beter hoeven.
Maar het is altijd leuk om te kijken of je de dempingsgrens lager kan leggen

Jochem
Sommige van de Cer condensatoren wil ik eigenlijk helemaal nooit gebruiken juist door de zeer slechte eigenschappen.
Wat de metingen van Gertjan en mij al lieten zien, is dat het vrij complex is, moeilijk om een vuistregel te geven.
Je krijgt dan erna direct 4 uitzonderingen te horen en dan werkt die vuistregel weer niet!
Oja, beter laat dan nooit, dat je dit topic ziet!

René,
Wat dacht je van je eerste schema opzet, wat Gerjan zegt, Sinus? en hoe doe je dan de amplitude stabilisatie, lampje?

Gegroet,
Blackdog

Ha Jochem,

Componenten kennis wordt steeds belangrijker. En keramische condensatoren is een wereld op zich.
Lees voor een snelle indruk dit maar eens: http://www.johansondielectrics.com/downloads/jdi_mlcc-basics_2007-12.p…

N C0G/NP0 vindt ik prima C's, die ik ook nog wel als koppelcondensator wil gebruiken.
X7R is een maatje minder, maar nog prima voor filteren en ontkoppelen.

Alles wat daar onder komt, Y5V etc. mijd ik als de pest.....
Lijkt leuk, veel capaciteit in een klein volume voor weinig geld....
Maar als je de curven ziet (temperatuur, aangelegde spanning, veroudering) rijzen de haren je te berge)

groet, Gertjan.

Inderdaad sinus. Het idee:
- Sinussen hebben geen hogere harmonischen
- Oscillatoren die in de frequentieband oscilleren die het apparaat gebruikt, storen.

Sinus stabilisatie m.b.v. diode netwerk. Uitvoering met één LM7171
als oscillator en driver 12V in, ±15V/25mA of +18V uit, en dan een LDO, of twee.

Edit:
http://www.vishay.com/capacitors/

Hi Rene,

De diodes kunnen misschien te traag schakelen op die frequentie...
Een lampje kan het rendament weer omlaag trekken.
Altijd wat met die electronica rommel

Ik heb nog een aantal LM7171 liggen om het te kunnen testen, een kersttestje?
Misschien een resonerende trafo gebruiken.

Wil je je eerste schema met ons delen.

Gegroet,
Bram

Wil je je eerste schema met ons delen.

Ja.

Ik voorzie twee problemen:
vorm van de stroom en het rendement.

Op 23 december 2015 18:02:07 schreef miedema:
N C0G/NP0 vindt ik prima C's, die ik ook nog wel als koppelcondensator wil gebruiken.
X7R is een maatje minder, maar nog prima voor filteren en ontkoppelen.

Alles wat daar onder komt, Y5V etc. mijd ik als de pest.....
Lijkt leuk, veel capaciteit in een klein volume voor weinig geld....
Maar als je de curven ziet (temperatuur, aangelegde spanning, veroudering) rijzen de haren je te berge)

Ja, dan zijn we het helemaal eens (aanvullend: X5R gaat in veel gevallen ook nog).