टेस्ला ट्रांसफॉर्मर प्रिंटेड कॉइल्स अगेन, इस टाइम कॉम्प्लेक्स विद MIDI

पिछले साल जर्मनी में इलेक्ट्रॉनिक्स प्रदर्शनी का दौरा करने के बाद, लेखक ने दो प्रदर्शनों की ओर ध्यान आकर्षित किया, जिसके संयोजन ने उन्हें एक उत्कृष्ट परिणाम दिया। यह टेस्ला सर्पिल ट्रांसफॉर्मर है, जिसे डैनियल आइन्धोवेन द्वारा निर्मित किया गया है और इसे एलेक्वेटर मैगज़ीन स्टैंड में प्रस्तुत किया गया है, साथ ही नए गैलियम नाइट्राइड कीज़, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा उच्च-आवृत्ति पल्स कन्वर्टर्स के लिए पोस्ट किए गए हैं।

और यहां काम का नतीजा है जो पिछले साल नवंबर से रहता है: मुद्रित कुंडल के साथ एक टेस्ला ट्रांसफार्मर, 50 मिमी तक की छुट्टी दे रहा है और लैपटॉप में 3-एम्पी टाइप-सी कनेक्टर से काम कर रहा है (यह स्पष्ट है कि एक लंबी कॉर्ड के माध्यम से)। वहां से, वह न केवल फ़ीड करता है, बल्कि मिडी डेटा भी प्राप्त करता है, उदाहरण के लिए, एलएमएमएस या अल्बियोन।

डिवाइस में सब कुछ खुला है, दोनों हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर, अर्थात्:
USB मिडी क्लास ड्राइवर: CC बाय 4.0
STM32 CubeF0: थ्री पॉइंट बीएसडी लाइसेंस
अन्य सॉफ्टवेयर, हार्डवेयर, सर्किट: GPLv3
सब कुछ यहाँ है ।

इसे दोहराना मुश्किल है। उदाहरण के लिए, आपको QFN को एक बहुत छोटे कदम के साथ मिलाप करना होगा। लेखक किसी दिन इकट्ठे सेट बेचने की योजना बनाता है। लेकिन अगर आप एक साथ तीन ट्रांसफार्मर बनाते हैं, तो आपको एक उत्कृष्ट ऑर्केस्ट्रा मिलता है:


डिवाइस की संरचना:

स्थापित एसएमडी घटकों के साथ मुख्य बोर्ड
मुद्रित शीर्ष कुंडल
कैप्टन टेप />
प्रिंटेड बॉटम बोर्ड
चार 8 मिमी प्लास्टिक वाशर
चार 20 मिमी एम 3 नायलॉन शिकंजा
चार कनेक्टिंग नट 40 मिमी लंबे, एक तरफ एम 3 आंतरिक धागा, दूसरे पर समान बाहरी
चार एम 3 नट
तीन 47nF पन्नी कैपेसिटर
XT60 मेट कनेक्टर
वसंत संपर्कों के साथ माइक्रोकिरिट के लिए सॉकेट (इसे अलग करना होगा, नीचे देखें)

डिवाइस की गुंजयमान आवृत्ति अपेक्षाकृत अधिक है। इस तरह की आवृत्ति पर साधारण सिलिकॉन एमओएस ट्रांजिस्टर पर एक पूर्ण पुल का निर्माण करना मुश्किल है, मुख्य रूप से गेट कैपेसिटेंस को चार्ज करने और आवश्यक आकार के ट्रांजिस्टर पर स्विच करने के नुकसान के कारण।

कक्षा ई का उपयोग करके ऐसी आवृत्तियों पर हवा में डिस्चार्ज प्राप्त करना संभव है। लेकिन फिर ट्रांजिस्टर बड़े बिजली नुकसान के साथ रैखिक मोड में काम करेंगे, जैसा कि यहां है ।

डैनियल आइंडहोवन ने इस समस्या का समाधान पारंपरिक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के साथ उत्सर्जक अनुयायियों के साथ किया। यह कम देरी के साथ तेजी से स्विचिंग निकला। लेकिन उन्हें एक विशाल चालक की आवश्यकता होगी, जिसके आउटपुट पर सिग्नल का आयाम टर्मिनल चरण के आउटपुट पर सिग्नल के आयाम के बराबर है। सभी के बाद पुनरावर्तक केवल शक्ति में वृद्धि करता है, और वोल्टेज में नहीं। डैनियल ने इसके लिए एमओएस ट्रांजिस्टर पर एक ड्राइवर चिप ली, लेकिन यह आउटपुट पर 32 वी से अधिक नहीं हो सकती है। और टर्मिनल चरण में द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर बहुत कुशल नहीं हैं।

गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड पर कीज़ के लिए विशेष गेट ड्राइवरों की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, आउटपुट वोल्टेज की एक श्रेणी के साथ -6 से +10 वी। यह डिस्क के फटने पर फाटकों से बचाता है। ड्राइवर को यथासंभव कुंजी के करीब रखा जाना चाहिए।

टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने गैलियम नाइट्राइड पर दो अंतर्निहित चाबियों के साथ एक उपकरण जारी किया, जिसमें सभी आवश्यक ड्राइवरों वाले आधे-पुल शामिल थे। लगभग आधे साल से वे $ 9 एप्लायस पर बेच रहे हैं।


यहाँ से

डिवाइस आरेख:


यहाँ झूठ बोलता है

पूरे सर्किट को पांच कार्यात्मक ब्लॉकों में विभाजित किया जा सकता है:
माइक्रोकंट्रोलर STM32
फ्लाईबैक बढ़ावा कनवर्टर
प्रतिक्रिया संकेत प्राप्त सर्किट
आइडलिंग सर्किट
गैलियम नाइट्राइड कुंजी पर पूर्ण पुल

बोर्ड संस्करण:



बोर्डों के सभी संस्करणों में से, लेखक ने तीन दिखाने का फैसला किया:

1. 1.0, 22 नवंबर, 2018 - नो-लोड, अनुचित रूप से डिज़ाइन की गई बिजली योजना
2. 1.3, 22 दिसंबर, 2018 - बिना किसी लोड के, हवा में पहला निर्वहन, गैलियम नाइट्राइड की चाबियाँ 1 - 20 मिनट के बाद विफल हो गईं
3. 1.5 अप्रैल, 12, 2019 (सिर्फ कॉस्मोनॉटिक्स डे) - अच्छी तरह से और मज़बूती से काम करता है, लेकिन इसमें कुछ सुधार करना है। README.me का कहना है कि इस संस्करण में, जब डिस्चार्ज एक उंगली या पेचकश के साथ बातचीत करता है, तो चाबियाँ अभी भी विफल हो जाती हैं, लेकिन अगर ऐसा नहीं किया जाता है, तो वे अनिश्चित काल तक काम करते हैं। यह केवल 15 वाट - सभ्य शक्ति है, और थर्मल जलने के खतरे के कारण किसी भी मामले में उंगली नहीं करना बेहतर है।

परिणाम प्राप्त करने के लिए, सर्किट और बोर्डों के 6 संस्करणों की आवश्यकता थी। मूल रूप से, यह ऐसी चाबियों पर सर्किट के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं के कारण हुआ। कुछ संस्करणों को विकसित नहीं करना होगा अगर लेखक तुरंत डेटाशीट में सिफारिशों को सुनता है। आमतौर पर, डिज़ाइनर अधिकतम अनुमत पैरामीटर मानों की व्याख्या "अनुशंसित" के रूप में करता है, लेकिन गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड कुंजी के साथ ऐसा नहीं है। यदि TI को आपको 10, 13, 14, 15 और 16 पेजों पर "एक दूसरे के करीब" के रूप में घटकों को रखने की आवश्यकता है, और एक से अधिक बार - केवल 8 बार - इसका वास्तव में मतलब है "जितना संभव हो उतना करीब"। "क्लोज़" का अर्थ "कम दूरी पर" नहीं है, लेकिन "चेहरे के करीब" है। सबसे छोटी सहज प्रेरण घटकों को बोर्ड के विभिन्न किनारों पर रखकर और संभव के रूप में धातुकरण के साथ कई छेदों को जोड़कर प्राप्त किया जाता है।

इन सिफारिशों का पालन नहीं करते हुए, लेखक ने दस LMG5200 मॉड्यूलों को बर्बाद कर दिया क्योंकि उन्हें लगा कि वह बेहतर जानते हैं। और अब हम नियंत्रण योजना की ओर मुड़ते हैं, वहां यह सरल है:



क्या आपने कुछ असामान्य देखा है? जैसे कि USB इंटरफ़ेस पर DN और DP एक-दूसरे को शॉर्ट करते हैं? यह USBLC6-2SC6 से सिर्फ एक प्रतीक है, लेकिन वास्तव में USBLC6-4SC6 का उपयोग किया जाता है, लेखक इसे सर्किट के अगले संस्करण में सही करेगा।

यहां सब कुछ सामान्य है। सामान्य STM32F072, यह सस्ता है, इसमें ARM M0 कोर शामिल है, और बिना क्वार्ट्ज के काम करता है, USB से क्लॉक किया गया है। एक डॉलर के लिए, आपको यूएसबी और टाइमर के साथ एक माइक्रोकंट्रोलर मिलता है, जिसमें न्यूनतम बाहरी घटकों की आवश्यकता होती है। लेखक ने QFN पैकेज में एक चिप को चुना, क्योंकि यह QFP की तुलना में मिलाप करना आसान था।

एक DFU लोडर भी है, जिसका अर्थ है कि फर्मवेयर को अपलोड करने के लिए एक प्रोग्रामर की आवश्यकता नहीं है। पहली बार आपको बोर्ड के पीछे एक जम्पर मिलाप करना होगा, और यह फर्मवेयर में भरने के लिए बाहर निकल जाएगा, उदाहरण के लिए, डफू-उपयोग के माध्यम से। फिर इसे हटाया जा सकता है, और प्रत्येक चमकती से पहले, डिवाइस को बटन के साथ उपयुक्त मोड में स्थानांतरित करें।

और एक अन्य योजना एक बढ़ावा कनवर्टर है, जो आपको टाइप-सी से डिवाइस के पावर सर्किट को बिजली देने की अनुमति देता है:



... लेकिन लेखक को शुरुआत में जेएलपीसीसीबी में मना कर दिया गया था, क्योंकि वे शॉर्ट सर्किट की अनुपस्थिति की गारंटी नहीं दे सकते थे। उन्होंने बिना किसी गारंटी के फीस लेने का वादा किया, और फिर उन्होंने यह आदेश लिया:



व्यर्थ ही वहां चिंतित रहते हैं। शॉर्ट सर्किट वाले 70 बोर्डों में से केवल एक निकला। इसकी जाँच सरल है। कई बोर्डों के द्वितीयक घुमावों को रिंग करें और प्रतिरोध की तुलना करें (लेखक को लगभग 180 ओम मिला)। यदि एक बोर्ड थोड़ा कम है, तो शॉर्ट सर्किट हैं।

तीन मंडलों की तैयार विधानसभा:



तारों के साथ बोर्डों को एक-दूसरे से जोड़ते समय, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि तेज सुस्ती के बिना राशन चिकनी हो। Kapton टेप को न छोड़े, क्योंकि डिबगिंग प्रक्रिया के दौरान, निम्नलिखित भी हुआ:


यहाँ से

वाइंडिंग वाले बोर्ड 8 मिमी मोटी प्लास्टिक वाशर और नायलॉन शिकंजा द्वारा अलग किए जाते हैं। और निचला बोर्ड 40 मिमी की लंबाई के साथ प्रवाहकीय कनेक्टिंग नट्स द्वारा उनसे जुड़ा हुआ है।

माइक्रोक्रिकिट के लिए सॉकेट से वसंत सॉकेट में इलेक्ट्रोड स्थापित करने का विचार यहां से लिया गया है ।