Auch der Schaltplan des Boosters unterscheidet sich wieder deutlich von den üblichen Lösungen.
Die meisten Booster, die ich gesehen habe, verwenden entweder
- eine Halbbrücke als Ausgangstreiber, die aber mit 2 Versorgungsspannungen +/- 20V betrieben werden muss. Kostet zwei Netzteile je Booster! Oder
- eine Vollbrücke, die mit einem Netzteil auskommt. Dann muss aber ein Ausgangssignal kurzerhand als 'Masse' ausgangsseitig deklariert werden. Klingt einleuchtend, aber dadurch 'floatet' die gesamte Booster-Elektronik und schwankt ständig um +/- 20V gegen diese 'Masse'. Und das mit den Frequenzen, die nun mal bei mfx oder DCC üblich sind, und mit Amplituden um 20V und Anstiegszeiten im usec-Bereich. Das ist ein Alptraum im Hinblick auf HF-Abstrahlungen, und ich wundere mich, wie diese Designs durch die EMV-Prüfung gekommen sind (hab da mein halbes Berufsleben mit zu tun gehabt).
Deswegen meine Lösung: Halbbrücke mit nur einem Netzteil, dafür mit einem weiteren integrierten Schaltnetzteil, das die +18V des Netzteils auf -18V invertiert.
P1 / U1 / U4 und Umgebung bilden das übliche COMBUS Interface mit Microcontroller.
Der Teil rechts oben von T4 bis T6 sollen mal das Rückmelden von DCC-Decodern möglich machen. Ist noch nicht getestet, bisher hatte ich keine Notwendigkeit dafür gesehen.
U6 ist die Halbbrücke, genauer gleich 3 Stück parallel. Das Ding stammt aus der KFZ-Elektronikwelt und steuert normalerweise kleine (für KFZ-Verhältnisse) Elektromotoren an. Da dessen FETs immer komplett durchschalten ist keine Kühlung notwendig! Ausserdem enthält er schon Überstromsicherung und Übertemperaturabschaltung.
Das Ausgangssignal dieses Chips ist allerdings derart schnell, daß ich ein passives Tiefpassfilter um L3 / C31 und R41 vorgesehen habe, um die Signalanstiegsgeschwindigkeit (Slew Rate) zu begrenzen. D9 / D10 verhindern Überschwinger.
Um U3 ist der 18V-Inverter aufgebaut (für Fachleute: ein SEPIC-Konverter).
Mit U4 / T1 messe ich den Eingangsstrom.
U5 erzeugt eine lokale 5V VCC Versorgung für den ATMEGA. Diese bezieht sich übrigens auf den -18V Versorgungspegel (den ich hier GND nenne), und nicht auf die Ausgangsmasse (NULL).
Über den Current Sense Transformer TR1 kann das mfx-Rückmeldesignal ausgekoppelt werden. Es wird mit U7 verstärkt und direkt auf einen ADC-Eingang des Microcontrollers geführt. Die Auswertung des mfx-Signals ist Digitale Signalverarbeitung vom Feinsten.
Üblicherweise wird hier ein RDS-Empfängerchip (Radio Data System Demodulator) aus der Radiowelt eingesetzt. Dessen Parameter haben mit Sicherheit auch die Grunddaten des mfx-Systems festgelegt, man wollte einfach eine Eigenentwicklung einsparen. (Ich hab mal eine Mobile Control reverse engineered). Den brauche ich aber nicht, das kann der ATMEGA auch mit Bordmitteln!
Wie das genau geht, beschreibe ich vielleicht mal später auf einer Extra Page, da steckt einiges an DSV (Digitaler Signalverarbeitung) dahinter, incl. PSK2A-Modulation, konjugiert komplexe Mischer, Halbbandfilter, Koordinatenwandler etc pp. Ich hab etliche Jahre mit dem Kram mein Geld verdient.
Das Photo zeigt ein Vorserienboard:
