Maxim hat ein IC, was mit Hilfe eines Übertragers eine galvanisch entkoppelte RS485 Schnittstelle zur Verfügung stellt:
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Für 3,3V Versorgungsspannung scheint der TGM-240 geeignet zu sein:
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Wie würde man aber so eine galvanisch getrennte Spannungsquelle zu Fuß aufbauen? Wenn ich nämlich statt des MAX3535E den ST3485E nehme und die Signale per Optokoppler übertrage, dann müsste das preiswerter zu machen sein und ich wäre nicht auf ein IC von Maxim angewiesen und könnte relativ leicht das IC wechseln, wenn einer nicht liefern kann.
Eine gute Idee ist es vielleicht, mit demselben Transformator anzufangen. Ich habe mal eine Schaltung entworfen:
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Mit ltSpice simuliert, lädt sich C2 auf 16V auf. Das hängt aber auch von C1 und insbesondere der Frequenz: je niedriger, umso höher die Spannung. Wie kann ich die Spannung am einfachsten regulieren? Ich brauche für den ST3485E eine Versorgungsspannung zwischen 3V und 3,6V.
Kann man auch einen einfachereren Transformator nehmen? Was für ein Vorteil hat der Transformator mit 3 Wicklungen?
Als Optokoppler habe ich gedacht, den H11L1M zu nehmen, da ich damit auch schnelle Signale übertragen kann, ohne mir Gedanken über die Flankenaufbereitung machen zu müssen, weil da bereits ein Schmitt-Trigger integriert ist.
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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Welche Flussdichte hat LTSpice denn für den Kern ausgespuckt? Und was soll der Kondensator parallel zum Transistor? Und du hast den Sperrflusswandler erfunden.
Mal Tacheles: Der Trafo ist für einen Gegentaktdurchflusswandler gedacht, und kann nur so die nötige Leistung übertragen. Zudem bräuchtest du bei einem Sperrwandler eine Regelung, die kann man sich beim Durchflusswandler sparen, solange eine ausreichende Mindestlast dran hängt.
Es gibt fix und fertige DC-DC-Wandler, die bei der benötigten geringen Leistung auch nicht viel kosten.
So lange nicht besondere Anforderungen bestehen, lohnt es sich kaum, über Selbstbau nachzudenken. Wie du ja schon gemerkt hast, ist es mit einem Trafo und einem Oszillator nicht getan. Da brauchts zur Stabilisierung wenigstens noch einen PWM-Regler, der Trafo ist nicht billig, das Leiterplattenlayout nicht unkritisch, und x-beliebige Elkos aus der Grabbelkiste kann man auch nicht nehmen.
6N137 bzw. HCPL2630 dürfte leichter+billiger zu beschaffen sein. Der braucht dann zwar 5V, aber das ist für die isolierte Seite sowieso zweckmässiger, da du dann eine sehr viel grössere Auswahl an RS485- Transceivern hast. Ein stinknormaler, hinreichend schneller Optokoppler tut es aber auch. So irre hübsch sind die Flanken auf dem Bus hinterher sowieso nicht mehr, das muss der Emfängerbaustein (Microcontroller?) abkönnen.
Das funzt so nicht, oder hoechstens in der Simulation. Auf dem Labortisch gibt's wahrscheinlich einen Knall, weil solche Uebertrager keinen Gleichanteil aushalten, denn die meisten haben keinen Luftspalt. Dabei erwischt es i.d.R. den FET. C1 sollte auch nicht sein.
So mache ich das meist, wenn es kein Flyback sein soll: Push-Pull Treiber, im einfachsten Fall ein Bus-Treiber oder was immer da ist, oder Schmitt-Inverter mit npn/pnp hinten dran. Dann kapazitiv auf die Primaerwicklung. Der Kondensator sollte so klein wie moeglich sein, damit auch beim Einschalten nicht allzu schlimme Kernsaettigung eintritt. Anderes Wicklungsende auf Masse. Wenn Du primaer mehr Spannung brauchst, das andere Wicklungsende auf eine gleiche Schaltung legen die aber 180 Grad phasengedeht gesteuert wird. Im Prinzip wie frueher bei den dicken Autoverstaerkern (in Deutsch Brueckenschaltung?).
Immer den Spannungs-Zeit Wert des Uebertragers beachten. Vereinfacht gesprochen sagt der aus, wieviel Volt man an Rechteck fuer welche Zeit draufgeben darf, das der Kern nicht saettigt. Je hoeher die Frequenz, desto mehr Volt darf man. -> Saettigung = Knall.
Du kannst damit genau das machen, was Du (richtigerweise) auf der Sekundaerseite schon getan hast: Symmetrische Gleichrichtung. Damit bekommt der Uebertrager nicht von hinten einen Gleichanteil aufgedrueckt und man spart sich eine Diodenstrecke an Abfall, die man beim Brueckengleichrichter haette.
Eventuell kannst Du noch eine kleine Drossel zwichen Kathoden und C2 legen, das ebnet den Stromfluss, reduziert Spitzenlasten und gibt weniger EMV Aerger.
H11L1M? Dafuer bin ich beim Entwickeln meist zu geizig.
Regeln geht so: TLV431 oder LMV431 mit Teiler am Eingang auf Deine Ausgnagsspannungsseite legen. Kathode zieht bei erreichen der Sollspannung (wenn der TLV bei 1.25V ist) Strom durch einen Optokoppler. Dessen isolierter Transistor zieht den Oszillator, der das ganze treibt, "zur Seite". Damit wird die Energiezufuhr gedrosselt, weil das Tastverhaeltnis unsymmetrisch wird. Im Prinzip eine aehnliche Chose wie sie in Unitrode App Notes (jetzt bei TI) beschrieben ist.
Ich wuerde anstelle von Spice gleich den Loetkolben anwerfen und Spice allenfals fuer eine eventuelle Loop Compensation nutzen.
Aber muss man fuer RS485 denn ueberhaupt regeln? Ich dachte, auf'n Schnaps kommt es dabei nicht an.
Die naechsten Stunden werde ich nicht antworten koennen. Bei mir wird jetzt erstmal Newsgroup Funkstille eintreten, zwecks Umroedeln von Uralt-PC auf nagelneuen Dual-Core und so. Alles fest eingebaut hier, wird eine lustige Schrauberei und die Hunde draengen auch schon, weil sie den Regen kommen sehen und vorher noch eine Runde Teita gehen wollen. Schnueffeln, Katzen ausbellen und so.
Die kann man sich bei Push-Pull auch ohne Mindestlast sparen. Aber man muss dann mit leichter Lastvarianz wegen Diodenkennlinien, Rdson und so leben. Ich lebe meist damit ;-)
Das wäre mir am liebsten :-) Kennst du da einen Typen, der vielleicht 50mA schafft und mit 3,3V auf der Primärseite arbeitet? 5V ginge aber auch noch, muß nur galvanisch getrennt sein und eine geregelte Spannung am anderen Ende erzeugen, mit der ich dann einen Standard RS485 Chip betreiben kann (5V oder 3,3V).
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Ich wollte erstmal vermeiden, daß ich zuviele Übertrager in Brand stecke, habe aktuell auch keinen passenden hier. Muster vom TGM-240 sind aber bestellt, habe hier einen Distributor dafür gefunden. Digikey hatte den nicht, wo ich die restlichen Bauteiler meiner Schaltung alle gefunden habe. Wenn der Maxim-Chip angekommen ist, kann ich ja auch mal an den Spulen messen, wie die das so machen.
Das ist richtig, hat einen recht großen Spielraum. Aber dann müsste ich die Treiberschaltung mit differentiellen Tri-State Ausgang ja auch noch bauen und eine dem Standard entsprechende empfindliche differentielle Empfängerschaltung. Wenn möglich noch mit ESD-Schutz, ohne EMV-Probleme und dauerkurzschlußfest wäre auch schön. Da würdest vielleicht sogar du ins Schwitzen kommen, um das billiger und mit nicht viel mehr Platzverbrauch für die Bauteile als mit dem fertigen ST3485E hinzubekommen :-) Aber vielleicht gibt es ja Treiberbausteine mit größerem Versorgungspannungsbereich, muß ich vielleicht noch was suchen.
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Wandler mit 5V auf der Primärseite gibts wie Sand am Meer von vielen verschiedenen Herstellern, einfach bei einem x-beliebigen Lieferanten nach DC/DC-Wandler suchen. Einige Hersteller (u.a. Fabrimex, Recom) bauen aber auch welche mit
So, neuer PC funzt halbwegs. Falls bei den Posts was nicht stimmt, bitte meckern. Der Import der Daten aus Mozilla raus vom alten Rechner hat natuerlich nicht geklappt, also werde ich vermutlich aeltere Threads verlieren/verpassen. Oh well.
Da geraet nichts in Brand :-)
Einfach den ST nehmen oder aehnliche, irgendwo einen LAN oder Modem Uebertrager aus der Bastelkiste in vorn kapazitiv ein Rechteck drauf. Den Rest hattest Du ja beinahe schon fertig.
Der ST ist schon ganz gut, Sachen mit eingebauten Trafos und so mag ich aber nicht. Das werden IME alsbald schwer beschaffbare Exoten.
Der IE0505S z.B. kostet aber mit 5,85 Euro schon recht viel, TMA0505 ist noch teuerer.
Ich habe aber den VBSD1-S3.3-S3.3-SIP gefunden:
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Scheint zwar kein Kurzschlußschutz zu haben, wie teilweise die anderen Teile, die du genannt hast, kostet aber auch nur 3,28 Euro Einzelpreis, dafür kann ich es nicht selber bauen. Die angegebene Genauigkeit der Ausgangsspannung von 3,3V bei 3,3V Eingangsspannung von -7,5% bis +10% über den gesamten Lastbereich passt gut zur erlaubten Versorgungsspannung vom ST3485E. Ich denke damit ist der Maxim Chip jetzt rausgeflogen :-)
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Ich glaube nicht, daß der einen eingebauten Trafo braucht, da der TIA-485-A Standard in Abschnitt 4.2.2 sagt:
| [...] the magnitude of the differential output voltage measured between the | two output terminal shall not be less than 1.5V nor greater than 5.0V for | either binary state. For the opposite binary state, the polarity shall be | reversed [...] less than 0.2V.
Und es gibt den Chip mit derselben Funktion ja auch noch von Maxim als second source.
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Vorsicht: Zitat "Operation under no-load conditions will not cause immediate damages but may reduce reliability, and cause performance not to meet specifications." Not my cup of tea ...
Das ist zwar nicht schön, aber mein Anwendungsfall ist kein Batteriebetrieb. Hänge ich also einfach einen 100 Ohm Widerstand dran, was zusammen mit einer LED ja sogar nützlich ist :-)
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Das haben wir frueher die Holzhammermethode genannt. Trotzdem, die drei Euronen wuerden mich wurmen.
Ein sehr huebscher Treiber, den man als Generator vor einem Uebertrager zur Erzeugung einer isolierten Spannung benutzen kann ist dem LM5112. John Larkin aus der s.e.d Newsgroup hatte den einmal vorgeschlagen.
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Damit kann man auch groessere Leistungen als fuer RS485 noetig erzeugen. Kannst Du gleich als Oszillator schalten und dann wie beschrieben das Duty Cycle wegziehen zum Regeln. Falls Regeln ueberhaupt noetig ist. Er kostet allerdings in Stueckzahlen etwas ueber $0.50, muss man sich also hart ueberlegen ;-)
Schau Dir auch das Teil von AD (ADM2485) an, falls du einen externen DC-Wandler nimmst kämen vielleicht auch ADM24xx in Frage. IL485 von NVE wäre auch eine Möglichkeit, aber teurer, dafür Pinkompatibel mit den AD-Teilen. Für Lösungen mit getrenntem Treiber und Koppler und höheren Übertragungsraten kämen auch die IL7xx oder was aus der ADuM-Serie in Frage. Da gibts sogar bidirektionales für I2C.
Ist natürlich teuer, lohnt sich also nur für Kleinserien oder wenn man unbedingt Boardspace und/oder Teilezahl klein halten will.
"Früher" hab ich sowas mit Standardtreibern, 2 PC900/PC400 und einem Billigkoppler gemacht, wurde mir dann zu langsam und zuviel Bestückungsaufwand.
Soviel Leistung brauche ich aber gar nicht. Ich habe gerade das FET-Array FDY4000CZ gefunden, was ein N- und P-Kanal FET in einem Gehäuse bietet und in Stückzahlen 10 Euro-Cent kostet, das wäre wahrscheinlich besser geeignet.
Ich habe aber jetzt doch mal den Lötkolben angeworfen, da Spice man so ein besseres Gefühl für die Bauteile bekommt, als mit Spice und es keine Berechnungsartefakte geben kann. Hatte noch ein paar TTWB1010L Übertrager hier
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mit denen ich bei Gelegenheit mal einen digitalen AES/EBU-Empfänger bauen möchte, mit allerlei Auswertungsmöglichkeiten, Sample-Rate-Konverter, mit entkoppelten Eingängen, wie im AES/EBU-Standard empfohlen. Der Übertrager kostet in Stückzahlen auch nur knapp über einen Euro.
Die Schaltung sieht so aus: Gegentaktstufe mit BC547/557, ausgekoppelt über
30uF auf eine Spule, die mit der anderen Seite an Masse hängt. Mit 5V betrieben bekomme ich bei 32kHz Rechteck, über 1k an die Basen geführt, eine Ausgangsspannung von 8Vpp. Da sieht allerdings die Wellenform etwas merkwüdig aus: 1/4 Plus, 1/4 Null, 1/4 Minus, 1/4 Null. Der Stromverbrauch ist auch höher an der Primärwicklung. Wird die Frequenz niedriger, z.B.
15kHz, dann sinkt die Spannung ein wenig und der Null-Bereich wird länger. Unabhängig von der Frequenz sind die Impulse immer ca. 5uS lang. Ich vermute mal, daß das durch die Sättigung des Ferrit-Kerns kommt und dann auch keine Leistung mehr übertragen wird? Das ist wohl der Spannungs-Zeit Wert des Übertragers, wie Joerg in einer anderen Antwort hier geschrieben hat.
Wird die Frequenz allerdings höher, dann sinkt die Spannung auf runter bis zu 4Vpp und die Kurve näher sich einem Rechteck an. Das ist dann wohl der gegenteilige Effekt, daß der Kern nicht gesättigt ist. Warum ist das aber dann nur 4Vpp? Vielleicht wäre es sinnvoll, die optimale Frequenz zu finden, wo die Spannung 8Vpp ist?
Belasten kann ich die Primärseite ohne Probleme mit 20mA, die Spitzen an den Flanken des Ausgangssignals verschwinden dann nur und die Spannung sinkt minimal.
Wenn ich also jetzt 3,3V am Ende herausbekommen möchte, dann nehme ich noch einen Low-Dropout Wandler, wie den TLV2217 (den gibt's auch schon für 29 Euro-Cent) und ein paar Schottky-Dioden zum Gleichrichten und es müsste funktionieren. Ein anderer Überträger wäre aber wohl besser, mit höherem Übersetzungsverhältnis, sonst müsste ich primärseitig wohl noch eine H-Brücke, mit zwei der Doppel-FET-Arrays aufbauen. Dann kann ich auch einfach eine höhere Frequenz nehmen und es müsste sicherer laufen, oder?
Was für Auswirkungen hat übrigens die Wahl des Kondensators? Ich habe mal
100nF probiert und sieht man nicht viel Unterschied, nur das Rechteck wird so langsam zu einem Sägezahn. Wenn ich es direkt ohne Kondensator anschließe, dann habe ich einen viel höheren Stromverbrauch und übertrage so gut wie nix. Da schlägt dann wohl wieder die Sättigung zu. Mit der H-Brücke müsste das dann doch optimal sein, oder?
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Als Push-Pull mit den Emittern zusammen? Da braucht man den 1K nicht. Die TTWB Kerne sehen nach HF Uebertragern aus, die packen solche Spannungs-Zeitflaechen wahrscheinlich nicht. Nimm mal einen LAN Uebertrager und hoehere Frequenz, bei den 32kHz waere ein Modemtrafo eventuell besser. Aber 32kHz koennen Hunde, Katzen und andere Tiere nerven.
Setze mal die Schaltung ins Web.
Wenn ich primaer eine 5V Rail habe, mache ich das mit 1:1:1 Trafo. Wenn nur 3.3V da sind, dann im Brueckenbetrieb. Regeln kannst Du ueber das Tastverhaeltnis des Oszillators, dessen Eingang ueber einen Optokopller weggezogen wird.
Er sollte so klein sein, dass sich mit Reserve noch gut ein Rechteck ergibt. Das senkt den Einschaltstromstoss. Und keine Elkos oder Tantals, das koennte irgendwann exotherm werden, zu gut Deutsch ein Feuerwerk machen.
Coilcraft hat noch andere Tranformatoren, die hier eignen sich wahrscheinlich besser:
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Werde ich am besten mal Muster von bestellen.
Haben LAN-Übertrager auch so eine hohe Isolationsfestigkeit? Schließlich mache ich die galvanische Trennung ja nicht zum Spaß :-)
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Zum Messen habe ich nur den Testwiderstand an L2 drangehangen. Der 4040 erzeugt allerdings bei hohen Frequenzen keine besonders steilen Flanken, muß ich wohl mal in meiner Bastelkiste suchen, ob ich da noch irgendwo einen Schmitt-Trigger finde, den ich davor schalten kann. Irgendwann sollte ich mir wohl auch mal einen Frequenzgenerator basteln oder kaufen.
Auch zu sehen: Die Idee mit der H-Brücke.
Der lineare Spannungsregler kostet kaum mehr als der Optokoppler, und ich brauche bei meiner Schaltung dann auch nicht das Tastverhältnis zu regeln, aber für Batteriebetrieb wäre sowas bestimmt überlegenswert, da am Linearregler natürlich ein wenig Leistung verlorengeht (ist aber uninteressant für die geringe Leistung, die für RS485 gebraucht wird).
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