비교적 오랜만의 포스팅같은데요, 필요한 부품을 ic114에서 주문하고 잠시 휴식을 했습니다.
뭐든 쉬지않고 계속 하다보면 머리가 맑지 않고 일이 잘 풀리지 않는것같기에 눈건강 등을 위해서라도 작업 중간중간에 쉬는시간을 가지는게 좋을것같습니다.
우선..오늘 주문한 부품이 도착했기에 몇가지 필요한 부분을 테스트해봤습니다.
전에 게시한, 컨버터를 이용한 오실로스코프와 슬라이닥스 겸용문제 해결은..실패한듯합니다.
모스펫은 BJT와 달리 병렬연결을 할 수 있기에 FQP11N402개를 병렬하여 ZVS회로를 아래와 같이 다시 구성해봤습니다.
이렇게 만든 모스펫모듈의 C-E간 저항값은 반토막나고 최대전류치는 2배가 되는 23정도가 됩니다.
하지만 이상하게 슬라이닥스 전원공급이 30V정도를 넘으면 소자가 파열되는것같습니다.
전원라인에 퓨즈를 5A짜리로 넣어줬기에 과전류 문제는 아닐거라 예상하고 게이트도 9V전지로 구동하기에 G에 과전압이 걸릴 일도 없을터입니다. 시간되면 원인을 한번 찾으려 노력해봐야겠습니다.
다행히 11N40은 1개만 죽었네요
결국 별다른 방도를 찾지 못하고 슬라이닥스 및 정류단을 시험회로에 직결하기로 했습니다.
오실로스코프를 겸용할 방법은 GSCH님을 통해 알게 되었는데 관련내용은 https://blog.naver.com/dongjungim20/221197455035의 댓글내용을 참고하시면 됩니다.
간단히 두 신호벡터(?)의 차를 이용한다고 보면 되는데 굉장히 참신한 방식입니다.
GND라인을 기준점으로 잡는 일반적인 방식에 비해 파형떨림이 좀 심하고 번거롭긴 하나 현재로선 최선의 방법입니다.
슬라이닥스를 이용하게 되면 발진회로와 모스펫드라이버 회로의 전원또한 접지라인과 분리해야하기때문에 복권변압기를 이용해야합니다.
저번에 만들어놓은것은 발진회로만을 구동하는것을 목적으로 했기에 용량이 작고 전압도 9V밖에 되지 않습니다.
발진회로를 구동하기엔 충분한 전력이나 모스펫드라이버가 게이트를 충분한 전력으로 스위칭하기엔 모자라다고 생각해 새로운걸 하나 만들었습니다.
조악하게 만드는것이 취미이기때문에 하드보드지로 대충 만들었고 정류회로는 아답터에 들어있는것을 그대로 재활용했습니다.
무부하시 22V정도 나오고 부하를 걸면 18V정도 되는것같습니다.
험도 없고 이전것보다 좋은것같네요
이렇게 모든 회로와 접지라인이 닿지 않게 정말 조심해야합니다.
오실로스코프 몸체에도 회로 일부가 닿으면 안되고 배선도 만일의 누전을 대비해 깔끔하게 짜는게 좋습니다..
회로의 전체적인 모습..
우측 상단이 74HC4046기반의 발진회로로서 4MHZ신호를 줍니다.
좌측 하단이 모스펫 드라이버 회로로 전력측과 마찬가지로 CLASS-E 방식을 씁니다.
우측 하단은 전력측 CLASS E회로입니다.
모스펫은 이번에 구입한 FDA16N50을 이용했습니다.
사실 예전부터 IRFP460만 이용해왔기에 '파워모스펫=IRFP460'이란 고정관념이 들어있었던것같은데 이것때문에 너무 많이 헤메지 않았나싶습니다.
460의 경우 게이트 커패시턴스가 너무 큽니다.
세부적인 모델마다 차이가 있으나 적어도 3000PF는 넘어가며 일반적으로 4000PF가까이 되는것같습니다.
이렇게 입력커패시턴스가 크면 게이트를 매칭하는것이 정말 힘듭니다. 그동안 삽질했던것의 원인이 이것이구요..
이론상 공진회로만 만들어주면 커패시턴스가 얼마나 크던 상관없을줄 알았는데 아니더군요.
GDT에서 뽑아주는 전력이 제한되있어 이런 한계가 있는게 아닐까 싶습니다.
HFSSTC같은 소형 테슬라코일은 소비하는 전력이 크지 않으니(이상적인 동작을 하는 전자의 달인님이 만드신 모델은 4A정도 먹는다고 본것같습니다) 최대허용전류를 좀 희생해서 입력커패시턴스가 작은것을 사는것이 현명한것같으며, 제가 사용한 모델은 2000PF을 넘지 않습니다. 한번에 매칭되더군요..-_-
테슬라코일모습. 다른 테슬라코일에 비해 크기가 정말 작습니다.
위 코일은 임시용으로 감아놓은것인데요,PVC파이프에 7MM 코일로 다시 감을예정입니다.
코일과 보빈이 가늘어지면 전류가 낮아져 코로나 노이즈가 많이 끼고 스트리머가 좀 볼품없어지는것같습니다.
1차코일의 리액턴스, 1차코일과 2차코일간의 커플링(2차코일이 얼마나 1차코일의 에너지를 잘 빨아먹느냐) 등 많은 요소가 전력측 CLASS E회로 설계에 영향을 주기때문에 회로도대로 만든다고 동작이 되지 않으며 직접 실험을 통해 최적값을 구해야합니다.
전력측 모스펫의 드레인을 찍어보면 이런 파형이 나와야 합니다.
CLASS E 입문단계일때 잘못된 드레인파형을 이상적인 파형이라고 포스팅한적이 있었던것같은데 잘못되었을 가능성이 있으며 위의 파형이 올바른 상태입니다.
CLASS E매칭에 관련해서는 이전에 올린 https://blog.naver.com/dongjungim20/221193721191 이글을 참조..
전력측에 40V를 입력한 상태이며 이 이후로는 LC측정기가 온 후 L값을 계산해가며 전압을 점진적으로 올려볼까합니다.
100V까지 올려볼 예정이었으나 40V입력시 드레인 피크전압이 250V정도 나오는데 계획대로 100V근방까지 올리면 FET내압을 초과할듯합니다. 실효값이 FET의 내압보다 낮다 해도, 내압보다 높은 피크전압이 계속 가해지면 FET이 조금씩 손상될수 있다고 하네요
이제 이 프로젝트를 마무리하고 DRSSTC에 도전해볼때가 얼마 멀지 않은것같습니다.
전압을 올리면 몇가지 값들을 바꿔줘야할 필요가 생기기에 회로도는 완성한 이후 같이 올리겠습니다.
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