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SEGA 400-5117Y Drive board revival

Démarré par fgruat, Dimanche 21 Juillet 2013, 09:54:57 AM

gc339

#80
Le brouillon du schéma du hacheur, configuration en pont ou "H" :


Commentaires :

  • Les 4 branches du "H" sont identiques au niveau de leur schéma individuel.
  • Les gates d'une paire de transistors constituant deux branches opposées du "H" sont commandées simultanément par le même buffer du 74LS06 de la logique de commande à travers les photocoupleurs PC8 et PC9 d'une part et PC7 et PC10 d'autre part.
  • Les circuits de commande des gates des transistors des deux branches supérieures du "H" sont alimentés par des sources +15 volts distinctes et indépendantes : +15Va et +15 Vb.
  • Les circuits de commande des gates des transistors des deux branches inférieures du "H" sont alimentés par une même source +15 volts indépendante : +15VR ("R" pour retardée).
  • Le transistor de chaque branche du "H" est protégé des courants et tensions inverses par deux paires de diodes de puissance.
  • La cellule L3/L4/L5/C48 constitue un filtre passe bas inséré entre le hacheur et le moteur, La cellule C1/C2 connectée à la tôle du boitier constitue un filtre anti parasites.
  • Le moteur externe au module driver constitue la branche horizontale du "H", il se raccorde sur les contacts du connecteur CN2.

NB : L'alimentation haute tension du hacheur transite à travers un pont de soudure. Le retirer permet de ne plus alimenter les transistors de puissance du hacheur (ou de les alimenter par une source extérieure d'une tension moindre ) pour faciliter la recherche de panne.
Le repos, c'est fait pour les jeunes. Ils ont toute la vie devant eux. J. Gabin/M. Audiard





gc339

Citation de: maldoror68 le Jeudi 22 Août 2013, 11:45:30 AMquestion subsidiaire  :C8 et C9 ont quelles valeurs
Patience... la nomenclature est en cours de réalisation, celle du module non suffixé est déjà réalisée avec le tableur Calc d'OpenOffice, elle ne sera publiée que quand elle aura été comparée avec celle du module plus récent suffixé "Y", cette dernière n'étant pas encore constituée.
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gc339

#82
Et pour clore la liste de schémas, le brouillon de celui du convertisseur basse tension interne au module driver (en fait celui qui a été le moins évident à reconstituer ) :


Commentaires :

  • Le schéma du convertisseur basse tension ressemble comme deux gouttes d'eau à celui qui délivre le +5 VS (S pour Stand-By ), ou +5 volts de veille, dans une alimentation ATX pour PC sauf qu'il délivre 5 tensions isolées les une des autres au lieu d'une seule.
  • Le transformateur L2 constitue avec ses 7 enroulements la pièce maîtresse de ce convertisseur, ce sera aussi la pièce la plus difficile à reproduire pour cloner ce module driver.
  • Le convertisseur est alimentée par la haute-tension prélevée avant le shunt R6//R7.
  • Deux tensions de 15 volts régulées indépendamment (IC5/IC6), le +15Va et le +15Vb, alimentent les drivers des gates des deux transistors dans les branches supérieures du "H".
  • Une tension de 15 volts régulée indépendamment (ZD3/Q5), le +15VR alimente conjointement les drivers des gates des deux transistors dans les branches inférieures du "H". Son apparition est retardée par rapport aux 4 autres tensions délivrées grâce au retard introduit par la cellule R36/C36.
  • Une tension indépendante de 12 volts alimente le ventilateur ainsi que la logique de commande en 5 volts à travers le régulateur IC4. C'est à partir de cette tension de 12 volts qu'est assurée la régulation du convertisseur grâce au feed-back introduit par la référence IC3 et le photocoupleur PC1.
    A noter que le potentiomètre VR2 qui permet d'ajuster cette tension est sérigraphié "VR2.+5V" sur le circuit imprimé alors que le ventilateur alimenté par cette même tension est bien libellé "DC 12V  215 mA".
  • Et enfin une dernière tension indépendante VAUX commande le triac qui court-circuite les résistances R1+R2 après la phase de démarrage et alimente conjointement le circuit détecteur de surintensité en 5 volts à travers le régulateur IC1.

Maintenant que cette étape de relevé de schémas est assurée ,même si les brouillons sont imparfaits et peut-être entachés d'erreurs ou d'omissions, une pause est de rigueur pour finaliser le wip sur le substitut du PC040DA, les circuits imprimés sont réalisés et attendent déjà depuis un certains temps ...
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Aganyte

Mais ou est ce que tu trouves le temps de faire tout ça  :o

Darth Nuno

Mon GLOC étant à nouveau accessible, j'en ai profité pour faire quelques photos...

Voici les deux Motor Drive boards  :fleche:



Le LEFT MOTOR est en principe toujours fonctionnel. J'en profite pour extraire le RIGHT MOTOR qui lui est bien en panne.

Voici la tentative de réparation par PN_JEUX, comme il l'explique un peu plus haut dans ce topic (ici). Si cela peut aider ou donner des pistes pour la réparation/substitution...











Voilou, si il te faut d'autres photos, ce motor drive board, voir le fonctionnel pour prise de mesures, let me know  ;)
 

fgruat

#85
partie basse tension hs sur ta carte
partie la plus compliqué a reproduire d'apres gc339


j'y ai réfléchi un peut mais il faudrait pour le nouveau pcb faire des modules séparé pour chaque tensions et séparé du reste de la carte physiquement


cela permettrai pour ceux qui on déjà une carte de n'avoir que cette partie a changer

On a une idée de la puissance demandé a ces bobinages ?

DCE


gc339

#87
Citation de: fgruat le Samedi 24 Août 2013, 20:12:52 PM
j'y ai réfléchi un peut mais il faudrait pour le nouveau pcb faire des modules séparé pour chaque tensions et séparé du reste de la carte physiquement

Quitte à refaire une carte, autant éviter cette foultitude de tensions et adopter une solution plus moderne à base de "full bridge gate driver" comme sur ce schéma d'application Intersil :


Ici une seule tension de +12 volts est nécessaire pour assurer la commande des gates des mosfets et accessoirement alimenter conjointement le détecteur de surintensité. Et quelle économie de composants, avec ce genre de drivers presque tout y est intégré!

D'après mes premières recherches, les "full bridge gate drivers" proposés ne supportent qu'une centaine de volts maximum alors que les "half bridge gate drivers" peuvent supporter bien plus, jusqu'à 600 volts pour certains chez International Rectifier.
Deux "half bridge gate drivers" peuvent être opposés pour constituer un "full bridge gate driver" comme ici avec des IR2110 :

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fgruat

oui si tu part dans cette direction c'est sur que c'est plus propre

par contre pour ceux qui veulent réparer leur carte existante c'est  :-\

moi j'ai pas dutout de carte donc c'est mieux pour moi une nouvelle carte avec le minimum de composant

maldoror68

je pense qu'une nouvelle carte "full bridge" offre un coût de remplacement intéressant probablement  ^-^ =?=

gc339

#90
Autre problème sur lequel il faut investiguer avant d'espérer pouvoir cloner ce module et pas le moindre : les bobinages toriques.
Les deux plus volumineux, L4 et L5, pour commencer. Il sont théoriquement identiques puisqu'ils appartiennent au filtre passe-bas inséré entre le pont en "H" et le bornier des sorties.


Sur l'un des deux bobinages dessoudés du module 400-5117 (sans suffixe) le nombre de spires en fil émaillé de 15/10, compté, recompté et re-recompté est de 106, sur l'autre il est de 102 . Vraiment pas évident de les compter car beaucoup de spires se chevauchent et masquent celles qui sont en dessous.

Pas non plus évident de mesurer les dimensions du tore car les spires sont bobinées très serrées et les interstices sont rares et étroits. La solution a été de coller des morceaux d'étiquettes autocollantes sur le dos des mâchoires du pied à coulisse de telle façon qu'elles dépassent de part et d'autre de 3 mm de celles-ci. Le papier est suffisamment fin pour arriver à s'insérer entre deux spires, le tout est de trouver deux interstices assez larges diamétralement opposés, il suffit alors de retrancher 6 mm à la mesure relevée.


Ces mesures donnent 36 mm pour le Ø extérieur et 15 mm pour l'épaisseur. Quand au Ø intérieur, c'est mission impossible, les spires sont trop serrées et se chevauchent presque toutes. Tout au plus peut-on l'estimer à une vingtaine de mm.

L'inductance mesurée est de 1,461 mH pour la première et de 1,725 mH pour la seconde. La même mesure effectuée sur l'autre carte 400-5117Y sans dessouder les bobinages donne un tir plus groupé avec 1,735 mH et 1,694 mH.
L'inductance "L" d'un bobinage torique étant approximativement égale à Al × n² :

  • Al étant l'inductance spécifique du tore, ou pour simplifier celle d'une spire .
  • n étant le nombre de spires total.
Pour le premier tore : Al = 1,735 × 10-3 ÷ 1062 = 154,4 nH, pour le second c'est 140,4 nH.
Pour les tores du module 400-5117Y, en se basant sur une moyenne de 104 spires car elles n'ont pas été comptées, l'Al estimé est de 160,4 nH pour l'un et de 156,6 nH pour l'autre.

Il va donc falloir rechercher, parmi les catalogues édités par les fabricants de cette liste, le tore qui correspondrait aux caractéristiques suivantes :

  • Ø extérieur = 36 mm,
  • Epaisseur = 15 mm,
  • Al ≈ 150 nH,
  • Ø intérieur de l'ordre de 20 mm

En feuilletant les catalogues, on s'aperçoit vite que les dimensions sont relativement normalisées d'un fabricant à l'autre et que le tore qui correspondrait serait un 36/23/15 et aurait donc 23 mm de Ø intérieur.
Reste maintenant l'inductance spécifique Al, l'immense majorité de ces modèles de tores a un Al très important (≥ 1000). Pour l'instant le seul candidat potentiel trouvé serait un TX36/23/15 de Ferroxcube (Philips) en matériaux 3C65 avec un Al typique de 170 nH à ± 25%.

Difficile de connaitre le fabricant des tores utilisés pour orienter plus efficacement la recherche, rien n'est indiqué dessus. Peut-être en recherchant la photo du support plastique parmi les accessoires ou "hardware" proposés par ceux ci car il a de fortes chances qu'ils aient été approvisionnés de pair.




Une bobineuse sur noyau torique, réalisation amateur. Juste pour le fun, car bobiner une centaine de tour en 15/10 à travers un trou de 23 mm c'est loin d'être gagné d'avance, le fil est bien trop rigide :

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gc339

#91
Voila, l'idée est de remplacer toute la quincaillerie figurée sur ce schéma par des modules IPM d'International Rectifier.
Normalement ce type de module hybride est destiné à la commande de moteurs triphasé mais rien n'empêche de connecter les entrées (Hin et Lin de 1 à 3) de commande et les sorties des phases (U, V et W) en // pour constituer un demi-pont ou "half-brige", avec 2 modules il serait alors possible de constituer un pont en "H" ou full-bridge.


Ces modules existent sous plusieurs références selon l'intensité supportable par phase :

  • IRAMS06UP60 supportant un courant de 6 A.
  • IRAMS10UP60 supportant un courant de 10 A.
  • IRAMX16UP60 supportant un courant de 16 A
Un suffixe A ou B ajouté indique si le shunt est intégré ou pas à l'intérieur.

La plupart de ces références sont disponibles entre 20 et 45 euros la pièce chez RS particuliers ou Farnell et aussi chez des vendeurs chinois d'eBay avec des prix encore moindre. Par exemple, sur ce dernier site, en ce moment l'IRAMX16UP60B est à moins de 13€50 pièce et l'IRAMS10UP60B à moins de 7€50 la paire avec des frais d'expédition plutôt lite.
A mettre dans la balance avec le transistor 2SKU1250 à 23€ hors FdP chez Electronique Diffusion, et il n'en faut pas moins de 4 pour cloner à la virgule prête le driver 400-5117.
C'est pourquoi cette option serait vraiment intéressante même si ces IPM's seraient utilisés de manière peu orthodoxe et non imaginée dans les notes d'application.

Paralléliser les sorties (et les commandes associées) permettrait théoriquement de tripler l'intensité supportable dans la mesure où le courant se répartirait équitablement dans chacune pour qu'aucune soit plus surchargée que les deux autres. Sinon il faudra abandonner le modèle "B" avec son shunt intégré au profit du model "A" pour pouvoir insérer des résistances d'équilibrage dans les branches du demi pont.
Selon le modèle, on arriverait ainsi à 18 A, 30 A ou 48A maximum pour une température du boîtier à 25° et la moitié de ces valeurs pour 100°. A noter que les transistors 2SK1250 du module 400-5117 ne supportent que 20 A en continu.



Le circuit "Driver IC" est une puce du type IR2136 (en principe IR21365 selon la page 12 de l'AN-1044 )

L'avantage de ces modules c'est qu'ils intègrent des fonctionnalités qui ont nécessitées de nombreux composants sur la carte driver 400-5117 :

  • La circuiterie des drivers de gate,
  • La sonde de température,
  • La détection de surintensité et même le shunt pour le modèle suffixé "B"
Et, cerise sur le gâteau, ils ne nécessitent qu'une seule alimentation basse tension de 15 volts.



Le schéma conventionel d'un IPM suffixe "B" en onduleur triphasé.


Suggestion de schéma pour un pont en "H" réalisé avec 2 × IPM's.

Il n'en reste pas moins que la logique interne devra être repensée, la circuiterie dépendante du connecteur CN3 devra cependant être conservée pour rester compatible avec la carte "drive main board" et le restant adapté pour assumer l'interface avec la paire d'IPM's. Ce qui devrait être relativement simple hormis la gestion des sondes de température car ici il ne s'agit plus d'un contact mais d'une paire de thermistances.
Quant à l'alimentation basse tension, un bloc secteur genre calculatrice, devrait pouvoir faire l'affaire.




Citation de: Darth Nuno le Samedi 24 Août 2013, 19:50:58 PMVoilou, si il te faut d'autres photos, ce motor drive board, voir le fonctionnel pour prise de mesures, let me know

Ce qui serait surtout pertinant, ce sont des renseignements sur les signaux PWM présents sur les contacts 5 et 6 de CN3 :

  • Fréquence de l'horloge en 5.
  • Est ce que l'horloge en 5 est permanente dés la mise sous tension de la borne ou bien ne l'est elle que lorsque le moteur doit être sollicité ? Idem pour le signal PWM en 6.

Et accessoirement, n'y aurait-il pas des étiquettes ou des inscription sur les moteurs avec leur références ou leurs caractéristiques ?

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Aganyte

Très intéressant ces petits contrôleurs, crois tu qu'il serait possible de s'en servir pour un éventuel L2M3 ?

gc339

Citation de: aganyte le Mercredi 28 Août 2013, 19:48:27 PM
Très intéressant ces petits contrôleurs, crois tu qu'il serait possible de s'en servir pour un éventuel L2M3 ?

J'ai relu ce fil de discussion et je pense que oui, l'IRAMS06UP60B (Motor Power range 0.1~0.5kW / 85~253 Vac ) serait un peu limite vu la puissance du moteur du model 3, un IRAMS10UP60B (0.4~0.75kW / 85~253 Vac ) serait plus approprié.
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Aganyte

Ok, merci à toi, je garde ça dans un coin de ma tête  :D

pn_jeux

Bonjour, en effet, j'avais tenté de "reconstruire" les tensions manquantes par voie conventionnelle... (le petit transfo était quasi en court-circuit côté primaire.) La carte fonctionnait en mode test,mais pas pendant le jeu (mauvaise symétrie gauche/droite), les moteurs sont dotés de codeur incrémental comme compte-rendu. Fameux travail de "reverse-engeneering" et bonne idée d'exploiter des drivers triphasés "tout faits" en les adaptant... Astucieux aussi la jante de vélo pour bobiner des tores.