[ChocoHolic]

...nun denn... ...probiere ich auch hier mal mein Glueck.
Never give up.
Vermutlich habt ihr eh schon alle bei DiyAudio und DiyHifi mitgelesen, also steige ich hier beim aktuellen Stand ein:

Das Ding sieht zwar etwas heftig aus, wie das halt so ist mit den Tueftel-Lochraster-Aufbauten zum lernen und verstehen der Basics, aber liefert doch recht brauchbare Werte und ist auch 'ohrgenehm'...

8 Ohms / 1W:
k2 = 0.0058%

1.9 Ohms / 4.2W:
k2 = 0.0079

1.9 Ohms / 100W:
k2= 0.03%
k3= 0.009%

1.9 Ohms / 400W:
k2= 0.073%
k3= 0.021%
k5= 0.009%
k6= 0.009%

http://d-amp.org/https://stromrichter.or...lovely.jpg

[ChocoHolic]

...hm, also das mit den Einbinden von Bildern und Dateien muss ich wohl noch etwas ueben..

...na, ja..

http://d-amp.org/https://stromrichter.or..._schem.pdf

http://d-amp.org/https://stromrichter.or...n2_OCP.pdf





/EDIT Gucki: ich hab die Links korrigiert

[alfsch]

Zitat:alle bei DiyAudio und DiyHifi

alle wohl nicht...ich schon

Zitat:Ding sieht zwar etwas heftig aus

evtl in plexiglas verpackt als designer-referenz-einzelstück?

afaik gefällt dir das ganze noch nicht 100%, was willst du am modulator ändern?

+ wie siehts mit dem rauschen +brumm aus?

[Basstler]

Zitat:Original geschrieben von alfsch
evtl in plexiglas verpackt als designer-referenz-einzelstück?

Da darf man aber nicht mit vor die Tür....wegen Terrordingsda -> Bombe

---

Sieht ja erstmal ganz gut aus, vorallem der Verzicht auf einen (Integrierten) Treiber. Was ja den Levelshift nötig macht.
BTW:
Beim Betrachten des Filters am Ausgang....wie hoch ist der Amp getaktet ?
Gut, könnte man aus dem Integrator RC und der Amplitude aussrechnen, bin nur grad zu faul .
Auch nett die Fet-Sicherung...3,3 Ohm ... nur was sind die 11nH ??? Induktivität der Leiterbahn ? ... Was mich wiederum fragt, wer jetzt hier weniger Induktivität hat, der Widerstand oder die Leiterbahn. Weiss leider nicht wie das funktionieren soll, vielleicht kannste mir das mal erklären, bin neugierig

[alfsch]

die 11nh sind chokos "spezial"
die induktivität im source begrenzt den strom-anstieg, speziell beim shoot!

[ChocoHolic]

Die Taktfrequenz momentan etwa 315kHz, bzw. soll bei Synchronisierung mit nem digitalen Audiosignal 352kHz sein.

...die 11nH zuzueglich der parasitaeren 5nH im Sourcepfad des TO220, liefern einen schoen definierten di/dt limiter. Mit diesen Parametern etwa 500A/us.
Wozu man so was braucht? Beim Hard-Switching mit der Bodydiode.
1. Qrr ist abhaenging davon wie gewaltsam man die Diode ausräumt.
2. Das Rueckschnappen des ReverseRecoveryPeak ist auch abhaengig davon wie gewaltsam man die Diode ausräumt.
3. Das resultierende du/dt waehrend die Bodydiode noch nicht vollstaendig sperrt kann sehr hoch werden, wenn die Diode zu schnell ausgeraeumt wird. Die meisten MosFets erlauben da nur 5...6kV/us.

Die paar nH ergeben einen di/dt-proportionalen Spannungsabfall.
Der Refernzpunkt des Treibers ist unterhalb der Induktivitaet angekoppelt und Ugs wird um u=L*di/dt reduziert (bzw. addiert bei fallenden Stromflanken). Daraus ergibt sich eine superschnelle schoene Gegenkopplung, mit der man di/dt sauber begrenzen kann.
Fuer Ugs ergibt sich ein di/dt-Regler-Plateau, bitte nicht mit dem Millerplateau verwechseln.
Upper trace:
Uds of the lower MosFet, 50V per grid
Middle trace:
Ugs of the lower MosFet, 5V per grid
Lower trace:
di/dt in the source path of the lower MosFet, 900A/us per grid

[Rumgucker]

Du vermeidest also nicht das Einschalten der Bodydioden sondern schaltest sie geschickt wieder aus. Ich bin beeindruckt!

[Basstler]

Ehm wozu war mir schon klar, nur di so definiert hin zubekommen, Hut ab.
Habe mir nun Grad angewöhnt die Fets dichter beisamen zu stellen, aber vom Abstand her sieht es bei mir ähnlich aus.
Ist der Wert durch den Aufbau entstanden oder direkt gewollt erzeugt ?

Musste in meinem Aufbau die Bodydiode lahmlegen (Bypass mit Schottky), da es zuviel Stress mit der EMV Abstrahlung gab (µC hat verrückt gespielt).

Aber ansonsten eine äusserst clevere Variante di/dt zu begrenzen, verneige mich ehrfürchtig.

BTW:
ganz nettes Oszi...*träum*

[ChocoHolic]

Alf:
...oeh... nun ja. Insgesamt iss des fuer so nen Lochraster class D amp gar net schlecht.
Auch die Rechteckwiedergabe kann sich sehen lassen.
Hier 200W 10kHz-Rechteck in eine 1.9 Ohm Last.

Gemessen mit 'ner 10er-Probe, also 10V/Div.

Aber natuerlich koennte man auch das vermutlich noch besser hinkriegen... Oder?

Hm, was mir nicht gefaellt:
Wenn ich das Dreiecksignal kleiner mache (was stabilitaetsmäßig kein Problem ist), dann klappt da irgendwas bei nem Modulationsgrad oberhalb von 85% nicht mehr so ganz. Jedenfalls ist dann in diesem Bereich die Schaltfrequenz deutlich niedriger, sieht so aus als wuerde der Komparator die Haelfte der Pulse verschlucken. Ursache noch nicht geklaert.

Theoretisch koennte man die Frequenz ab der die innere Gegenkopplung sinkt von derzeit 16kHz locker auf 30kHz hochschieben.

Rauschen: Eigentlich bin ich gewohnt, dass man bei Poweramps nen Kopfhoerer direkt an den Ausgang anschliessen muss, um das Rauschen zu hoeren. Bei diesem class D amp kann man es jedoch hoeren, wenn man mit dem Ohr in die Naehe des Hochtoeners geht. Dieses Rauchen klingt anders als das uebliche Widerstandsrauschen und auch anders als das typische Halbleiterrauschen. Es ist unregelmaessiger. Natuerlich habe ich schon mal nen Blick auf die Jitterei geworfen. Das Rechteck ist astrein, das Dreieck immer noch ziemlich rein, der Komparatorausgang na ja eigentlich auch nicht schlecht ... und der Halbbrueckenausgang sieht ebenfalls nicht katastrophal aus. Dennoch summiert es sich halt auf ca. 5ns-10ns Jitter auf...

Zudem moechte ich mit Variationen spielen.
Insbesondere Hoerversuche mit und ohne der großen Gegenkopplung.
Da werd ich wohl im Layout ne Bestueckungsvariation vorsehen.

[ChocoHolic]

Der Wert der Induktivitaet ist gewollt. Ich hab da nen Eisenpulverringkern genommen und den AL-Wert von 25nH auf 11nH reduziert. Luftspalt mit 'ner normalen Metallsäge reingesaegt.

Vom Layout ergaebe sich eine natuerliche Begrenzung im kA/us-Bereich. Zuviel Gewalt fuer meinen Geschmack.

Hier der ScreenShot ohne Eisenpulverringkern.
Oben:
Uds des unteren MosFet, 50V je Div
Mitte:
Ugs des unteren MosFet, 5V je Div
Unten:
di/dt, ca. 2kA/us je Div (na ja so genau iss des nicht...)



P.S.
Das Scope hat mir ein Freund geliehen. Many Thanks Again!!
Mit meinem 50Ms USB-scope war ich etwas verloren.
Mir schwebt da momentan so ein Wittig W2024 vor.... Sieht vielversprechend aus...

[alfsch]

Zitat:sieht so aus als wuerde der Komparator die Haelfte der Pulse verschlucken. Ursache noch nicht geklaert.

das is auch in der/meiner simu so...der regelkreis "rastet aus" und geht in so ne art ucd/selbstschwing-modus
-> je kleiner das dreieck, desto besser klirr usw, aber desto früher "rastet er aus" , was auch von der taktfrequenz abhängt!
guckstdu bei ir ...hier zb:

[ChocoHolic]

Na dann sollte ich mal noch etwas simulieren bevor ich das Layout mache, damit ich dann sinnvolle Experimentiervarianten reinsetzen kann.


Hi Basstler,
kein Grund sich zu verneigen. Mein erster class D Anlauf sah ziemlich resonant aus und ich habe die 30..40MHz-Resonanz mit meinem lahmen Scope nicht gesehen. Blindflug und unerklaerliche Triggerungen der Schutzschaltungen. Und immer wieder zerschossen Treiber, ohne dass die MosFets Schaden genommen haetten.
John meinte dann reichlich unbeeindruckt zu mir (..abends im Irish Pub..): "Probably some resonances. How fast is your scope?"
Kurz darauf hat er mir dann ein Tek-Scope geliehen, das ich binnen drei Wochen ueber den Jordan gebracht habe... (Na ja, es ist einfach nach zwei Wochen Bastelpause beim Einschalten mit nem groben Fehler ausgefallen. War wohl einfach Pech.) Anstatt mir den Kopf abzureissen, hat er mir das IWATSU ausgeliehen. Und ich weiß gar nicht wie ihm danken soll... Vielleicht ein Strongbow spendieren? Oder sogar zwei?
Tja, jedenfalls konnte ich dann alle ekligen Resonanzen sehen.
Layoutoptimierung und Umstellung auf X7R bzw. X5R SMD Keramik-Kondensatoren waren dann ein großer Schritt vorwaerts. Die Resonanzen werden durch die Verluste der Medium-Loss-Keramik besser gedaempft und die geringere Schleifeninduktivitaet brachte die Resonanz je nach Aufbau und Transistorwahl in die Region 65MHz...90MHz.
Dann war da noch Eva, sie gab mir den entscheidenden Hinweis fuer die Drain-Source-Snubber. Das sind naemlich keine RC-Snubber, sondern RCL-Snubber. Die parasitaere Induktivitaet kann man nicht vermeiden, aber nutzen. Parasitaeres L und Snubber-C auf die Resonanz der unerwuenschten Schwingung abstimmen und das Ding verhaelt sich wie ein idealer ohmscher Daempfer.
Natuerlich haben die Daempfer auch Einfluss auf die gesamte Resonanzfrequenz... Die letzten Reste einer kaum mehr sichtbaren Resonanz in meinem Prototypen liegen bei etwa 120MHz.
Geometrisch liegen meine Snubber direkt zwischen Drain-Metallplatte und Sourceanschluss.

[lenz]

ChocoHolic !??
Und ich hab immer gedacht der Typ wäre ein in China vergessenes, englisches Waisenkind.

Sorry for off topic. Ich muss noch viel lernen.

Gruß
Lenz

[Basstler]

@ChocoHolic
Klingt spannend !
Werde mir wohl auch mal nen Tek von der Firma ausleihen müssen.
Habe mit meinem (Lochraster) Aufbau auch noch diverse Macken, zum einem Rauschen welches aber in der Anwendung eher untergeordnet ist (Club) und das Übersteuerungsproblem....es reicht ein Peak und es knallt.
Bin da aber noch relativ optimistisch, das in den Griff zu bekommen.
Mir fehlt nur die Zeit und momentan die Motivation...leider.

[alfsch]

P.S. Chocoholic bezeichnet einen Schoggi-Fan, jemand, der süchtig nach Schokolade ist. Der Begriff entstand vermutlich in Abwandlung von Workaholic, was ein von der Arbeit besessener Mensch ist.
+ in China...stimmt im prinzip...

Zitat:dann sollte ich mal noch etwas simulieren

ja ;deal2 die power-stufe kannste ruhig durch ideale switches oder gyrator ersetzen- der kontroll-loop hat trotzdem seine "interessanten" eigenschaften

[ChocoHolic]

Zitat:Original geschrieben von lenz


ChocoHolic !??
Und ich hab immer gedacht der Typ wäre ein in China vergessenes, englisches Waisenkind.

Sorry for off topic. Ich muss noch viel lernen.

Gruß
Lenz

Der Typ ist ein in China vergessenes deutsches Waisenkind.
...bringe mich daheim aber gerade wieder in Erinnerung...

Zitat:Original geschrieben von Basstler

@ChocoHolic
Klingt spannend !
Werde mir wohl auch mal nen Tek von der Firma ausleihen müssen.
Habe mit meinem (Lochraster) Aufbau auch noch diverse Macken, zum einem Rauschen welches aber in der Anwendung eher untergeordnet ist (Club) und das Übersteuerungsproblem....es reicht ein Peak und es knallt.
Bin da aber noch relativ optimistisch, das in den Griff zu bekommen.
Mir fehlt nur die Zeit und momentan die Motivation...leider.

Fast egal was fuer ein Scope du nimmst. Sollte nur hinreichend schnell sein. D.h. Analogteil min 100MHz und falls Digiscope min 300Ms/s.
Aber erschrick' nicht wenn deine bisher schoenen Signale ploetzlich zu HF-Dragons mutieren, dass du dich kaum noch traust einzuschalten...
Am kritischsten sind ueblicherweise Lastfaelle mit harten Schaltvorgaengen, d.h. wenn der NF-Laststrom groeßer wird als der induktive HF-Ripple im Filter. Kannste auch ganz einfach mit ner DC-Last provozieren, einfach ein RL (z.B. 10-30 Ohm & 100uH) von der Halbbruecke zu einer Versorgungsspannung. Evtl. ist dein System aber schon halbwegs gutmuetig, weil du ja nicht mehr die Bodydioden nutzt.
Aber du solltest dir auf alle Faelle im Detail anschauen ob die einfache Parallelschaltung einer Schottky wirklich reicht, um die Bodydioden lahmzulegen. Weil:
1. Je nach Layoutinduktiviaten fließt der zu Beginn der Freilaufphase auch etwas Strom in der Bodydiode. D.h. bei kurzen DutyCycles kann es passieren, das die Bodydiode beim naechsten Schaltvorgang noch nicht stromlos ist.
2. Bei grossen Stroemen ist der Spannungsabfall an der Schottky eventuell doch so hoch, dass die Bodydioden einen Teil des Stromes uebernehmen.
Dein Uebersteuerungsproblem: Selbstresonantes Konzept? Evtl. Kombination von Lock Up + Resonanzen?

[ChocoHolic]

BTW:
Danke an die Admins fuer die Schuetzenhilfe beim editieren meiner ersten Posts!

[Basstler]

Naja, theoretich kann es schon sein bei kurzen on/off Zeiten....das würde die dramatische Empfindlichkeit bei Übersteuerung (== "Überfahren" des max. Duty -> fasst 100% Dutycycle -> Einbruch Highside-Bootstrap -> kawumm) etwas erklären.
Wegen Punkt zwei....die MBR20200 haben max. 1V bei 20A, worstcase 1.15V bei 40A, die Bodydiode vom IRFB38N20D liegt bei ...upps.... solange sie kalt bleibt bei 1,4V @ 40A, nur mit warmer Junction geht sie rapide runter.

Ach herje...bei den neuen IRFB4227 kann ich mir die Schottky fast sparen.
(Wenn heute mein Verstärker zurück kommt, bin ich mal gespannt welche der Halbbrücken verreckt ist, wenn es die mit den 4227 ist, weiss ich vielleicht warum).

Die Schaltung ist einfachst Dreieckmodulation und Komparator, sollte nicht selber schwingen. Problematisch ist die Highsideversorgung, die scheint nicht so gut zu funktionieren, Bootstrap. Ist ein Sorgenkind bei hoher Pulsweite, da erst der Fet aufmacht bis UVLO wieder zu macht. Un das kann dann ziemlich schnell ins Schwingen geraten.

Wegen Oszi, mitnehmen könnte ich leihweise ein 200MHz Tek (TDS2024B), ist wesentlich mehr als mein altes 20MHz Hameg Analog-Speicher-Oszi.
In der Firma wären noch 500MHz Teks und ein 500MHz Yokogawa.
Nur will/kann ich nicht den ganzen Verstärker hinbefördern. Zu schwer, kein Auto etc. Und im Labor fehlt mir die Spannungsversorgung, dort ist mehr kleiner Spannungspegel an der Tagesordnung, keine Leistungselektronik (leider )

[ChocoHolic]

... bei Messungen von schnellen und/oder kleinen Signalen ist der Einfluss des Probing doch recht erheblich. Wenn man da schlampt, kriegt man leicht Resonanzen und Stoerungen zu sehen, die nur durch den Messaufbau bedingt sind. "Wer misst, misst Mist."

Hier ein Bild mit der Methode, die sich bei mir am besten bewaehrt hat.


Wer jetzt sagt: Hey! Der hat ja doch ein richtiges Layout...
Dem sei mitgeteilt obige Platine ist von meinem ersten classD-Versuch.
Schoene Platine, aber keine Ahnung. Planlosigkeit kann von ner Platine zwar gemildert werden, aber nicht kuriert. Und wenn man erstmal verstanden hat worauf es bei classD-Layouts ankommt, dann sieht man zwar deutliche Vorteile in ner schoenen Platine, aber kriegt es auch auf Lochraster hin...

[Basstler]

Oh, netter Tipp.
Wie ist der Ausschnitt im Alu enstanden ? Stichsäge...was für eine Arbeit.
habe Mitleid (habe Kühlkörper mit der Stichsäge zurecht geschnitten, aus einem recht grossen viele kleine, Metallsägeblatt geht bei Alu gar nicht -> schrafes Holzsägeblatt und nicht zuviel Vorschub, ab und an etwas schmieren damit sich die Späne nicht so festsetzen).

Wegen Lochraster....hat auch nen guten Lerneffekt für das Layoutverständnis bei getakteten Schaltungen.