Per cortesia un chiarimento sulla dissipazione

[gill90]

per la corrente si dimezza io ho inteso si parli della corrente che il MOSFET lascia passare prima di attivarsi come limitatore di corrente, quindi da saturato a lineare

Forse fai confusione perché assimili questo circuito a quelli in cui un transistor in parallelo viene comandato per far fluire più corrente (ad esempio in parallelo a un regolatore di tensione tipo LM317) oppure per limitare la corrente (tipo protezione con zener).

Il punto è che in questo circuito il MOSFET è in serie. Quindi, che gli piaccia oppure no, si becca tutta la corrente che scorre in uscita, ma la dissipazione dipende in ultima analisi dal rapporto tra R1 e R2, perché quella è la tensione che gli viene riportata indietro.

Se vuoi semplificare ulteriormente il comportamento del circuito, fai questi passaggi:

1) supponi per comodità MOS ideale e con guadagno infinito, quindi immaginati che per qualsiasi valore di corrente lui mantiene la Vgs nulla. Nella realtà non avrà né guadagno infinito (deve variare la Vgs per adattarsi alla corrente di carico) né Vgs nulla (deve superare la tensione di soglia per accendersi), ma questo poco importa per capire il concetto del circuito.

2) supponi che ci passi una certa corrente di carico: allora ci sarà una caduta su R3 che, in virtù del punto 1, verrà riportata anche su R2 perché il MOS è ideale e ha Vgs nulla.

3) ora se c’è caduta su R2, allora c’è una mini corrente che deve poi passare su R1, inducendo quindi una caduta anche su R1.

4) se Vin è fissata a priori, puoi calcolarti la Vout come differenza tra la Vin e queste cadute su R1 e R2: ma nella realtà la caduta su R2 è la stessa di quella su R3, mentre quella su R1 è riportata poi al MOS. Diciamo quindi che per una certa I la caduta Vin-Vout è decisa (oltre che da R3) dalla parte di segnale composta da R1 e R2, e riportata nella parte di potenza su MOS e R3.


Pensaci su, se c’è qualcosa di poco chiaro chiedi.

[BrunoValente]

Provo a dire qualcosa sperando di contribuire a fare chiarezza.

Anzitutto le considerazioni sulla potenza dissipata sul mosfet e su R3 credo sia conveniente farle solo nelle condizioni in cui il circuito funziona, cioè quando, messo in cascata tra un generatore di tensione e un carico (amplificatore valvolare), si comporta come fosse un induttore con in serie un resistore, non quando il mosfet è in piena conduzione, nemmeno nel caso in cui se varia R3 la tensione sul carico resta costante e nemmeno quando la corrente supera i limiti ed entra in ballo lo zener.

Premesso questo possiamo dire che siccome il valore di R3 è molto inferiore a quello del carico, succede che se R3 varia ma non eccessivamente, cioè se comunque resta molto più piccola del carico, succede che la corrente nel carico, che è la stessa che attraversa sia R3 che il mosfet, resta quasi invariata, quindi che la potenza dissipata su R3 varia grosso modo in proporzione alle variazioni del suo valore: se il valore di R3 aumenta, aumenta anche la potenza dissipata su R3 perché aumenta quasi proporzionalmente la tensione ai suoi capi, mentre invece la corrente che la attraversa diminuisce poco.

Se aumentando il valore di R3 aumenta la tensione ai suoi capi, vuol dire che aumenta anche la tensione ai capi della serie R1-R2, quindi che la tensione di gate si riduce rispetto a quella di drain e che di conseguenza si riduce anche quella di source e che perciò aumenta la tensione tra drain e source.

Quindi se all'aumento del valore di R3 aumentano sia la tensione ai suoi capi che quella ai capi del mosfet, siccome sia R3 che il mosfet sono attraversati dalla stessa corrente, vuol dire che aumenta la potenza dissipata in calore su entrambi.

Kagliostro Il tuo amico ha ragione.

[lelerelele]

Per dire la mia, pur non conoscendo questo tipo di circuito.

Per lavorare, ritengo che debba essere il mosfet in regime lineare, in modo da rendere una impedenza immagine rispetto alla rete più elevata rispetto alla CA che non l'impedenza vista per la DC.

Essendo il mosfet in lineare, ed il circuito di polarizzazione per ottenere questa linearità, devo valutare come si comporta il carico, perché se il carico si comporta come puro resistore, si avrà una riduzione di tensione sul carico quando abbasso la corrente nel ramo, alzando R3, questa riduzione comporta pure un aumento di tensione sul mosfet e quindi una potenza che dovrebbre rimanere pressoche costante.
Se il carico si comporta da generatore di tensione, quindi a sua volta abbassando la tensione di alimentazione su di esso, la corrente avrà una sorta di calo maggiore della linearità, la tensione sul mosfet, dovrebbe avere un valore piu stabile del caso precedente, ed il calo di corrente introdotto dalla R3 determinerebbe una dissipazione minore sul mosfet.

Questo valutando il circuito con approccio logico.....

Non so fino a che punto sia attendibile, non è che faccia queste simulazioni tutti i giorni, ma oggi ho tempo.....,

Ho provato a simulare il circuito, con un disturbo di tensione di 10Vac, carico resistivo di 250/5000ohm sweppato su una scala di 10 punti, mi trovo una forte riduzione di ondulazione in uscita, il grafico qua sotto ne mostra le curve, le prime in alto sono l'alimentazione, quelle sotto le varie onde risultanti con il carico, quelle piu in basso sono ovviamente con la resistenza di valore inferiore.

allimentaz.png (8.2 KiB) Osservato 5235 volte

Qua le tensioni tra source e drain.

tens_mosfet.png (6.31 KiB) Osservato 5235 volte

ed infine le potenze dissipate sul mosfet, si vede chiaramente con carico eccessivo si va a sovraccaricare il mosfet.

se ti interessa come cambia la dissipazione sul mosfet, cambiando R3, posso provare una simulazione, magari riesco ad avere un risultato.

saluti.

[gill90]

No, se il circuito è tarato correttamente il MOS non lavora in regione lineare.

In condizioni stazionarie si vedrà una Vdg che è sicuramente più grande della Vgs, infatti la tensione su R2 (parente della Vgs) in un certo senso “decide” la tensione su R1 (che è la Vdg).
Variando il rapporto R1/R2 si può decidere la Vdg: più alta è, più il MOS consuma, ma migliore è la sua capacità di assorbire un più ampio swing di oscillazioni di tensione dell’ingresso.
Se l’ingresso scende troppo in tensione e fa andare il MOS in triodo, questo diventa più suscettibile ai disturbi sull’ingresso, perché ora la sua corrente dipende anche dalla tensione di drain, e il circuito filtra un po’ peggio le armoniche in ingresso.

[Kagliostro]

Vi ringrazio tutti

Un po' alla volta le cose mi stanno diventando chiare e credo di essere vicino ad aver capito come vanno le cose

Grazie ancora

Franco

[EcoTan]

No, se il circuito è tarato correttamente il MOS non lavora in regione lineare.

Chiarisco che ho usato il termine "linearità"
semplicemente come sinonimo di "non saturazione".

P.S. e per "saturazione"
intendo "stato di conduzione ON", uffa.

[lelerelele]

Variando il rapporto R1/R2 si può decidere la Vdg: più alta è, più il MOS consuma, ma migliore è la sua capacità di assorbire un più ampio swing di oscillazioni di tensione dell’ingresso.

Non capisco.

Pù è alta, significa che ho piu tensione Vgs, vado a condurre maggiormente, significa che vado verso la saturazione a qualche milliohm, e così avrei un maggiore consumo ed filtraggio migliore?

No, se il circuito è tarato correttamente il MOS non lavora in regione lineare.

Quindi afffermi che questo circuito non deve lavorare in regime di linearità,("non saturazione")?

[MarcoD]

A quanto ho capito, il MOS ha tre zone di lavoro:

Zona pentodo o transistor in cui la Vds è maggiore di qualche volt e la corrente Id o Is dipende quasi soltanto dalla Vgs. La caratteristica principale è la transconduttanza mS = mA/V

Zona "triodo" per Vds attorno a qualche volt, in cui si comporta come una resistenza variabile in funzione della Vgs, tale caratteristica è utilizzata per la stabilizzazione dell'uscita degli oscillatori RC.

Zona di saturazione in cui la Vds è prossima a qualche decimo di volt, e il MOS ed è approssimabile a un interruttore chiuso.

Dimenticavo quarta zona o limite della zona pentodo: zona OFF in cui è un circuito aperto.

Se ho commesso errori, correggetemi

[BrunoValente]

Zona di saturazione in cui la Vds è prossima a qualche decimo di volt, e il MOS ed è approssimabile a un interruttore chiuso.

Nei mosfet, a differenza dei transistor bipolari, è considerata zona di saturazione quella a corrente costante dove la curva caratteristica diventa quasi orizzontale, cioè dove è la corrente a saturare e si raggiunge quando VDS è maggiore di VGS-VT, VT è la tensione tra G e S dove inizia la conduzione.

[gill90]

Chiarisco che ho usato il termine "linearità"
semplicemente come sinonimo di "non saturazione".

P.S. e per "saturazione"
intendo "stato di conduzione ON", uffa.

Mi riferivo più al post [23]; capisco il concetto di fondo, però non è propriamente vero.
La saturazione è quella zona del MOS in cui la sua corrente non dipende dalla tensione tra drain e source, ma solo dalla Vgs. Si verifica quando , e in questo caso la corrente si modula solamente variando la Vgs, ma non è vero che la saturazione "inchioda" il MOS: non è un comportamento indesiderato che limita le prestazioni.
In altri ambiti invece "saturazione" è usato come accezione negativa per indicare qualcosa che fa uscire dalla linearità, ma nel caso dei MOS è una regione di funzionamento in cui si fanno un sacco di cose, dagli amplificatori ai carichi controllati.

Pù è alta, significa che ho piu tensione Vgs, vado a condurre maggiormente, significa che vado verso la saturazione a qualche milliohm, e così avrei un maggiore consumo ed filtraggio migliore?

No, la Vgs è decisa unicamente dalla corrente in virtù della retroazione su R3. Il circuito si autoregola, non posso avere simultaneamente tensione fissa e corrente fissa; d'altronde il circuito emula un RL.

Quindi afffermi che questo circuito non deve lavorare in regime di linearità,("non saturazione")?

Stiamo facendo confusione coi termini.
"Lineare" o "triodo" indica la regione in cui il MOS è acceso e .
"Saturazione" invece è quando .

Lavorare in saturazione significa che, mantenendo fissa la corrente, posso permettermi di oscillare lungo l'asse x (cioè variare la Vds, che in questo caso significa variare la Vin) senza avere variazioni sulla corrente di uscita, come un circuito RL dovrebbe fare. Se lavoro in lineare, invece, variando la Vds vario anche la corrente, e quindi modifico la resistenza equivalente vista dal drain.

Essere in saturazione NON significa che il MOS è inchiodato con una resistenza di canale bassa.