去年访问了德国的电子产品展览后,作者提请注意两个展览,两者的结合将为他带来出色的成绩。 这是由丹尼尔·埃因霍温(Daniel Eindhoven)建造并在Elektor杂志展台上展出的特斯拉螺旋变压器,以及由德州仪器(TI)定位用于高频脉冲转换器的新型氮化镓键。
这是去年11月以来工作的结果:特斯拉变压器带有印刷线圈,可产生长达50毫米的放电,并通过笔记本电脑中的3安培C型连接器工作(很明显,这是通过长电线实现的)。 从那里,他不仅可以进料,还可以从LMMS或Albeon等接收MIDI数据。
该设备具有开放的所有功能,包括硬件和软件,即:
USB MIDI类驱动程序:CC BY 4.0
STM32 CubeF0:三点BSD许可证
其他软件,硬件,电路:GPLv3
一切都躺在
这里 。
重复很难。 例如,您必须以很小的步骤焊接QFN。 作者计划有一天开始销售组装好的套件。 但是,如果您一次制作三个变压器,就会得到一支出色的乐团:
设备的组成:带有已安装SMD组件的主板
印花顶卷木棉胶带/>
印刷底板四个8毫米塑料垫圈
四个20mm M3尼龙螺钉
四个40 mm长的连接螺母,一方面是M3内螺纹,另一方面是相同的外部
四个M3螺母
三个47nF箔式电容器
XT60配对连接器
带弹簧触点的微电路插座(必须拆卸,见下文)
器件的谐振频率相对较高。 以这种频率很难在普通的硅MOS晶体管上建立全桥,这主要是由于对栅极电容充电和接通所需尺寸的晶体管的损耗。
可以使用E类以这种频率接收空气中的放电。但是,晶体管将以线性模式工作,且功率损耗很大,如此
处所示 。
丹尼尔·埃因霍温(Daniel Eindhoven)通过与发射极跟随器一起工作的传统双极晶体管解决了这个问题。 事实证明,快速切换具有低延迟。 但是它们将需要一个巨大的驱动器,其输出信号的幅度等于终端级输出信号的幅度。 毕竟,中继器只放大功率,而不放大电压。 Daniel为此在MOS晶体管上安装了一个驱动器芯片,但其输出电压不能超过32 V,并且终端级的双极晶体管效率不是很高。
氮化镓和碳化硅上的按键需要特殊的栅极驱动器,例如,其输出电压范围为-6至+10V。这可以保护栅极在断开连接时不会发生爆裂。 驱动器应放置在尽可能靠近钥匙的位置。
德州仪器(TI)发布了一种器件,该器件在氮化镓上具有两个内置键,包括半桥,其中包含所有必要的驱动器。 大约半年来,它们的售价一直为9美元。
从这里设备图:
躺在这里整个电路可分为五个功能块:
单片机STM32
反激升压转换器
反馈信号接收电路
空转电路
氮化镓键全桥
主板版本:
在所有版本的木板中,作者决定显示三个:
- 1.0,2018年11月22日-空载,设计不正确的电源方案
- 1.3,2018年12月22日-空载,第一次在空气中放电,氮化镓键在1-20分钟后失效
- 2019年4月1.5日(恰好是宇宙航行日)-运作良好且可靠,但仍有待改进。 README.me说,在此版本中,当放电与手指或螺丝起子相互作用时,按键仍会失效,但是如果不这样做,它们将无限期地工作。 功率只有15瓦-体面的功率,由于热灼伤的危险,最好不要将手指放在任何情况下。
为了获得结果,需要6个版本的电路和板。 基本上,发生这种情况是因为对此类按键上的电路有特定的要求。 如果作者立即听取了数据表中的建议,则不必开发某些版本。 通常,设计人员将最大允许参数值解释为“建议”,但氮化镓和碳化硅键则不是这种情况。 如果TI要求您在第10、13、14、15和16页上将组件“彼此尽可能靠近”放置,并且不止一次(仅8次)放置,则实际上意味着“尽可能靠近”。 “靠近”不是指“短距离”,而是“靠近脸部”。 最小的寄生电感是通过将元件放在电路板的不同面上,并通过金属化连接尽可能多的孔来获得的。
不遵循这些建议,作者毁了10个LMG5200模块,因为他认为自己更了解。 现在我们来看控制方案,它更简单:

你有没有发现异常情况? 好像USB接口上的DN和DP彼此短路了? 它只是USBLC6-2SC6的一个符号,但实际上使用的是USBLC6-4SC6,作者将在下一版电路中对此进行更正。
这里一切正常。 普通的STM32F072价格便宜,包含ARM M0内核,并且无需使用USB时钟的石英即可工作。 花一美元,您就可以得到一个带有USB和计时器的微控制器,所需的外部组件最少。 作者选择采用QFN封装的芯片,因为它比QFP更容易焊接。
还有一个DFU加载器,这意味着不需要编程器即可上传固件。 第一次,您必须在板子背面焊接跳线,然后通过dfu-util来填充固件。 然后可以将其卸下,并在每次闪烁之前,使用按钮将设备转移到适当的模式。
另一个方案是升压转换器,使您可以使用Type-C为设备的电源电路供电:

...但是最初,作者不能在JLCPCB上被拒绝,因为他们不能保证没有短路。 他答应无担保地收取费用,然后他们接受了该命令:

徒劳地在那里。 在这70个短路的电路板上,只有一个是短路的。 检查出来很简单。 振铃几块板的次级绕组,并比较电阻(作者得到约180欧姆)。 如果一块板少一点,则存在短路。
准备组装三块板:

用电线将板子彼此连接时,重要的是要确保口粮光滑,没有尖锐的突起。 请勿保留Kapton磁带,因为在调试过程中,还会发生以下情况:
从这里带有绕组的电路板由8毫米厚的塑料垫圈和尼龙螺钉隔开。 底板通过长度为40 mm的导电连接螺母连接到它们。
从这里将电极从微型电路插座安装到弹簧插座中的想法。