DIY TC Mod

      DIY TC Mod

      Thesas DIY TC:
      Basierend auf Teensy 3.2
      Vollbrücken DC-DC Wandler mit PSMN0R9-25 (100A) MOSFET
      Buck Steuerung über TPS2836
      Boost Steuerung über TPS 2837
      Reverse polarity protection
      (Schwachstelle ist die Spule Vishay-Dale IHLP4040DZERR47M11, mit 1.68 mOhm und 30A Setigung sstrom, wenn jemand was besseres im gleichen Formfaktor kennt, dann bitte, bitte mitteilen)

      Hier die Schaltung:


      und hier das Layout:


      Die Verpackung der PCB‘s war schon etwas sexistisch:


      aber der Inhalt wie gewünscht:)


      Bestückt sieht‘s dann so aus (ein 0.6mm Silberdraht unterstützt die etwas schmal geratene Massebahn):


      hier mit der Rückseite des DC/DC Wandlers:


      Nach dem ersten Zusammenbau und ein paar Messungen:


      In den Thesas Mod eingebaut:



      Mit 80.5mm x 45.5mm x 23mm (ausgenommen Verdampfer-Schutzring) und nach unten versetztem Verdampfer, wohl einer der kleinsten Mod's in dieser Leistungsklasse.

      Fazit: Man muss (im Gegensatz zur Meinung einzelner Elektroingenieure hier im Forum) kein Profi sein, um einen halbwegs effizienten TC Mod zu bauen.

      Für einen "halbwegs" effizienten schon nicht - irgenwie 200W per PWM auf ein Stück Heizdraht zu bringen ist auch kein Kunststück. :saint:
      Die Frage ist nur zu welchem Preis Der Schaltung nach wird wie ich das sehe der Ausgangsstrom der Brücke zur Spule gemessen. Wird der Wicklungswiderstand somit nur Anhand des Spulenstroms und der Ausgangsspannung berechnet? Ist die Genauigkeit da genügen gross, für TC?
      Und was haben die FETs für ein RdsON (kann das Schema aufm Natel iwie nicht vergössern um die Typenbezeichnung lesen zu können)?
      Und was für ein uC verwendest du? ARM Cortex M0, AT tiny/MSP430, ein PIC?
      Sieht schick aus!
      Und die Printe sind von PCB-Pool :thumbup: yey!
      ... und sonst hab' ich noch ein TamTam im Kühlschrank!

      @Maendu
      zu Deiner ersten Frage:

      - Für die Strommessung ist ein 1mOhm Shunt am Ausgang, und ein INA213 (Zero-Drift Current Monitor).
      - Die FETs (PSMN0R9-25) haben typisch 0.75mOhm (max 0.99 mOhm).
      - Der Teensy 3.2 hat einen ARM Cortex-M4 Prozessor (MK200X256).
      - Das schwächste Glied ist die Spule (1.68 mOhm, 30A Sättigungsstrom), sie wird bei höheren Leistungen (>60W) im Dauerbetrieb doch recht heiss, da habe ich bis jetzt leider noch keine gute Alternative im gleichen Formfaktor gefunden.

      Hier noch ein paar technische Details:
      PWM Frequenz: 187500 Hz
      Steuerloop Frequenz: 1ms
      Strom im Sleepmodus: zur Zeit ca. 170uA

      Der Sinn von Eigenbau und open source ist für mich nicht der Preis sondern primär:
      - Die Unabhängigkeit von Industrie und Patentschutz.
      - Die Unabhängigkeit von staatlichen Richtlinien und Verordnungen.
      - Die Flexibilität in der Programmierung der Menüführung (ich mag z.B. keine 5 Click Abschaltung. Auch stört es mich, wenn ich den Akku bei warmem Verdampfer nicht wechseln kann, oder sonst umständlich den Widerstand sperren muss. Und vieles mehr.).
      - Die Flexibilität im Formfaktor.
      - Und natürlich die Freude am Basteln.

      Zu Deiner zweiten Frage:
      Rechts ist der Power-Print
      Links oben die externen Display Komponenten und Spannungsaufarbeitung auf 5V (für Teesy und Logik) und 10V(für Gate-Spannung und den INA213).
      Links unten der USB Charger
      Dazu kommt nur noch der Teensy 3.2

      @Andy
      Ein anderer Tastknopf mit einem low profile Printschalter wäre vom Platz her schon möglich (und eventuell auch einfacher für den Zusammenbau). Für die Kugeltaster hatte ich mich hauptsächlich entschieden, da ich nicht vom Fach bin und mir der Aufwand für einen Eigenbau-Tastknopf etwas zu hoch gewesen wäre (er muss ja sauber laufen und darf sich nicht verkanten, das hätte eventuell ein paar itterationen gebraucht).

      Achsoo der Teensy ist quasi ein uC-Modul! Ok, auch wenn ein M4 ziemlich OP ist für diese Anwendung. Ein M0 würde ja diesen Zweck auch längstens erfüllen, bei wesentlich tieferem Standbystrom. Die FPU des M4 braucht man ja wirklich nicht... aber ist halt nun dabei ;)
      Die Spule wird heiss? Da hast du aber wahrscheinlich bei 187.5kHz zu viele Verluste im Ferrit! Wäre eine tiefere Frequenz mit einer höheren Induktivität ev. nicht besser? (Nur so aus dem Bauch raus)

      Und ja, mit dem Preis habe ich natürlich nicht den Preis gemeint :rolleyes: Die Argumente sprechen sicherlich dafür! Ich hab auch noch ein paar Projekte am tun, nur fehlt im Moment etwas die Zeit und Motivation..

      Meinst du tatsächlich Steuerloop oder doch Regelloop? Bei TC kommst du mit Steuern ja nicht weit.
      Den Strom könnte man ev. auch per Hall-IC messen, ohne Shunt. Weiss nur nicht wie genau das ist.
      Aber ich denke die Spule ist da kritischer!
      ... und sonst hab' ich noch ein TamTam im Kühlschrank!

      @Maendu Vielen Dank für Deine Tipps und Bemerkungen:)

      Da ich nicht vom Fach bin, war für mich eine Regelung nichts anderes als eine Steuerung, bei welcher mindestens eine Eingangsgrösse von einer gesteuerten Grösse abhängt.
      Jetzt ist mir klar, dass im deutschen Sprachgebrauch sehr deutlich zwischen open-loop und closed-loop control unterschieden wird.

      Den Teensy 3.2 (mit M4) hatte ich ausgesucht, da er:
      - vom Formfaktor her passt,
      - ausreichend Programm Speicher,
      - analoge Ausgänge (anfänglich hatte ich eine analoge Steuerung des DC-DC-Converters angedacht),
      - zwei AD Wandler die parallel messen können
      - und zudem 5V resistente und besser geschützte Eingänge hat (für den Laien sicher nützlich).
      Beim Teensy LC (mit M0) ist der Programm Speicher und das EEprom etwas knapp,
      aber wenn man den Code etwas optimiert, könnte man auch den Teensy LC verwenden (er hat für die verwendeten Pins die gleiche Pinbelegung).

      Die Spule bin ich nochmal durchgegangen (ein „must“ dabei ist der Formfaktor)
      Hier ein praktisches Hilfsmittel dafür: vishay.com/inductors/calculator/calculator/

      z.B. bei 4V und 20A mit 3.2V Batteriespannung sind die DC-Verluste der Spule ca. 1.1 W, die AC-Verluste ca. 0.4 W.
      Unter den gleichen Bedingungen wären bei 366kHz die Verluste und der Maximalstrom etwas tiefer, dafür würde etwas mehr zum Schalten der FET’s verbraten
      (ich könnte es mal versuchen, auch wenn dann 1Bit Auflösung in der PWM verloren geht).

      Das Hauptproblem ist der Spulenstrom. Er ist schon sehr nahe am Sättigungsstrom und wenn dieser beim Erwärmen sinkt, dann steigen die Verluste weiter (ich denke, das nennt sich dann positive Rückkopplung, die sich hier aber negativ auswirkt;)

      Ich frage mich: habe ich einfach zu wenig Platz für die entsprechende Spule für 80W Dauerleistung, oder die Spule mit dem entsprechendem Sättigungsstrom einfach nicht gefunden?
      (Für 60W Leistungsgesteuert und 70W im TC Modus sollte es aber keine Probleme geben.)

      ... gemein ist auch, ich hab kein TamTam mehr Kühlschrank!