Regolatore di potenza

[Baronexeno]

L'idea delle resistenze multiple la continuo a pensare,ma mi vien fuori più complessa la struttura da costruire.
Volendo ho pensato che potrei metterne 3 asimmetriche, la più forte a metà della potenza massima e la più piccola metà di quella intermedia, otterei varie combinazioni possibili,ma diventa decisamente troppo complesso.
Sicuramente con 2 o anche 3 resistenze uguali la complicazione sarebbe minore, però vabbè mi sono iscritto e ho cominciato questo post per esaminare 2 vie alternative:
la prima se qualcuno conosce una configurazione a triac o scr un pochino più raffinata in grado di ridurre la distorsione classica che provocano,
la seconda esaminare un modo per costruire un alimentatore switching semplificato utilizzando o mosfet o igbt, semplificato perché non deve, come fanno gli alimentatori classici,regolare con precisione un valore costante di tensione, deve solo avere una regolazione diretta del dutycicle.
Per Brianz lo so che che saltano fuori armoniche, ma partono dalla frequenza del dutycicle e pensavo che un bel filtro passa basso me le mangierebbe via abbastanza bene. Anche usando una semplice induttanza con un diodo di ricircolo, la corrente che sarebbe aspirata a singhiozzi molto rapidi dal sistema (circola non circola) si appiattirebbe a un andamento medio con un po' di ondulazione residua (e stiamo parlando a monte del regolatore perché che sull'uscita ci sia del ripple non mi interessa granchè). Con carico puramente resistivo simulato intendevo dire che una volta filtrato l'ingresso in modo da rimandare indietro poco ripple(si spera) se uso un dutycicle fissato a mano dall'esterno e non con un complesso sistema di retroazione da dover programmare come giustamente dici,una volta fissata la percentuale di tempo che deve stare acceso in ogni intervallino,il mio carico aspirerà una sinusoide di corrente proporzionale al dutycicle, una sinusoide solo con un pochino di ripple sopra ma mediamente esattamente una curva sovrapponibile alla sinusoide di rete, mentre un triac tagliando di netto le singole semionde crea una curva con la stessa frequenza portante ma per dirla in termini classici con armoniche successive molto vicine alla portante e quindi difficilmente filtrabile, e poi nettamente sfasata di pigreco meno alfa con alfa angolo di innesco. Il punto coi triac/scr è rifasare quello sfasamento (ma a cercare di farlo solo con un condensatore di rifasamento, alfa è variabile mentre il condensatore no).
Infine sempre per Brianz, continuo a tirar in ballo gli igbt perché a quanto ho capito coi mosfet anche quelli con 600Volt di targa la corrente erogabile sopra i 100volt va velocemente sotto il singolo Ampere, lo si vede dai grafici Soa (safe operative area) dei datasheet e viene ribadito spesso in giro che per come sono fatti,a causa del tipo di materiale hanno queste limitazioni, ho sentito che c'è il parametro Rds on (resistenza drain source allo stato on) che cresce al crescere del potenziale ds, sotto i 100volt si sta sotto l'ohm ma superati i 100 inizia a diventare di qualche ohm per tutti più o meno indipendentemente dal caso specifico, sicchè con un paio di ohm a 7 ampere avrei da dover smaltire 100watt solo dal mosfet se non peggio, magari parallelizzando una decina di mosfet potrei ridurre questo problema, ma a quanto pare ci sono i santi igbt che dovrebbero risolvere questo baco, e che dovrebbero comportarsi ,anche se con brutti limiti sulle velocità massime di utilizzo, in maniera molto simile ai mosfet, in pratica si accendono e spengono allo stesso modo ma non possono andare in fretta come i mosfet. Mi piacerebbe sentire qualcuno che sa dirmi di cosa sto parlando e che sia in grado di consigliarmi su questi 2 tipi di componenti, magari sto dicendo sciocchezze e invece posso usare dei semplici mosfet e mi sono complicato un sacco le cose da solo..

[IsidoroKZ]

Mi sembra che stia cercando un IGBT dimmer, o sine-wave dimmer. Il principio e` semplice, farli funzionare bene che non emettano disturbi e` piu` complicato

Se cerchi una soluzione che funziona, trova un PID e un relais allo stato solido e vai di parzializzazione a cicli interi. Tieni anche presente che i limitatori della potenza assorbita montati con i contatori permettono dei sovraccarichi anche importanti per un po' di tempo.

[Baronexeno]

Perfetto, non sapevo se esisteva qualcosa del genere così me lo sono immaginato e l'ho descritto in questo post sostanzialmente,adesso mi hai detto come si chiama e appena messo su google la ricerca "sinewave dimmer" ho trovato circuiti che descrivono quello che cercavo, grazie Isidoro!
comunque resta una parte del mio scopo di questo post scoperta: mi sa che il tono con cui ho parlato finora ha impedito di capire che sto cercando un po' di informazioni sul funzionamento di mosfet e igbt a tensione di rete domestica .
A prescindere da questo progetto vorrei capire come usarli in generale sui 230, quali sono le problematiche, quale l'efficienza e come/cosa guardare nei datasheet per capire se vanno bene per costruire la stadio iniziale di un alimentatore in grado di fornire potenze dell'ordine del kW. Ho altri progetti in cui mi serve tanta potenza per esempio alimentare un esc di un brushless inrunner molto potente da usare come fresa, a questo scopo ho scovato la via dell'utilizzare un alimentatore da server da 1200W a basso costo, ma se volessi aumentare il potenziale in uscita insomma vorrei capire quali componenti usare nella parte lato rete di un alimentatore switching, giusto cosa c'è da sapere, un'infarinatura, perché mi son studiato la cosa per un po' ma guardando i datasheet continuo a vedere che finché sto sotto i 100V i mosfet possono erogare senza troppi problemi le loro correnti esagerate ma appena si sforano i 100V le correnti cadono a picco sotto il singolo ampere. In questo stato di cose potrei cimentarmi nel costruire un circuito per alzare il potenziale di una batteria della macchina e fargli erogare parecchi ampere ma non saprei invece come progettare un circuito che mi fornisca potenza a partire dalla rete e la cosa mi sembra un tantino un grottesca e demoralizzante.

[Baronexeno]

Con un ulteriore precisazione: lo schema più classico di alimentatore switching che conosco funziona più o meno così: rete-> filtri vari per la rete-> ponte raddrizzatore-> condensatori elettrolitici-> componente di potenza comandato in retroazione dallo stadio finale che fa una prima conversione buck a 50V circa -> trasformatore a ferrite da switching che funziona alla frequenza di commutazione da 20KHz in su-> sul lato carico del trasformatore nuovo filtro raddrizzatore e regolazioni finali. Insomma mi interessava sapere quale tipo di componenti di potenza si usano in alimentatori da uno a due kW di questo tipo, perché di sicuro in un alimentatore switching per computer non si usano gli igbt.. mi manca la teoria per capire il lato rete degli alimentatori switching,. E adesso mi viene anche in mente questo dettaglio: il grafico Soa dei datasheet si riferisce ai componenti non collegati a un dissipatore?(scusate l'insistenza e ansiosità delle mie domande ma avendo perso tanto tempo a cercare di capirne la teoria mi sto permettendo di bombardarvi di domande dirette)

[SandroCalligaro]

mi manca la teoria per capire il lato rete degli alimentatori switching

Per la maggior parte, come hai scritto tu, si tratta di un semplice raddrizzatore, qual è il tuo dubbio?
Sicuramente una resistenza alimentata da un raddrizzatore+condensatore non viene vista dalla rete come un carico resistivo, perché la corrente assorbita non è sinusoidale (ad esempio, è per lo meno discontinua).

il grafico Soa dei datasheet si riferisce ai componenti non collegati a un dissipatore?

Naturalmente tutti i dati sono riferiti ad un valore di temperatura.
Se tieni conto della resistenza termica die-ambiente senza dissipatore, è chiaro che, nella maggior parte dei casi, senza dissipatore il funzionamento continuo ai valori nominali porterebbe la temperatura del die a valori molto alti (in molti casi insostenibili).

[Baronexeno]

Grazie Sandro, ecco allora
http://ixdev.ixys.com/DataSheet/92825.pdf
http://www.vishay.com/docs/91237/91237.pdf

questi sono 2 datasheet del mosfet irfp460: nel primo per la soa è rappresentata anche la curva dc, nel secondo no,e questa è una cosa che mi lascia perplesso perché se non so qual è il comportamento in continua difficilmente userò singoli impulsini completamente isolati.
Si vede che questo mosfet da 500Volt e 20A massimi a 100 volt scende ad erogare massimo 3A e a 300Volt scende sotto il singolo Ampere, avevo visto anche un mosfet di un alimentatore PC da 800watt che fa la stessa cosa e mi sfugge come sia possibile allora che attaccato alla rete gestisca una corrente di circa 4 Ampere..
eccolo : http://www.infineon.com/dgdl/Infineon-S ... 99b120016f

[SandroCalligaro]

A parte la differenza tra le SOA dei primi due MOSFET, bisogna considerare che in un alimentatore per PC lo switch che commuta la tensione di rete raddrizzata (quindi >300 V) per generare un'uscita a 12 o 5 V lavora con un duty-cycle molto basso (ad es. 300V -> 5 V corrisponde ad un duty <2%), quindi con impulsi di durata molto limitata (ad es. a 50 kHz e duty 2% l'impulso dura 0.4s).

[IsidoroKZ]

Per fortuna che c'e` il trasformatore che permette di usare dei duty cycle molto piu` grandi, anche dell'80% e di avere dei rendimenti accettabili.

[SandroCalligaro]

Giusto!
In realtà stavo cercando di spiegarmi come mai in quei MOSFET le SOA fossero così restrittive (a tensione alta), e sono partito per la tangente.
Mi rimangio quello che ho scritto, naturalmente. Ho dato alla SOA un significato che non ha.

[IsidoroKZ]

questi sono 2 datasheet del mosfet irfp460: nel primo per la soa è rappresentata anche la curva dc, nel secondo no,e questa è una cosa che mi lascia perplesso

La curva della SOA in DC e` assolutamente inutile, perche' rappresenta la potenza statica dissipabile, che e` riportata anche da altre parti del datasheet. Inoltre, a meno di non usare i MOS in amplificatori in classe A, nessuno tiene mai il MOS acceso in zona "lineare" (saturazione come si chiama nel gergo dei MOS).

Un libro che spiega come leggere i datasheet e` il Grant-Gowar POWERMOS Transistors. Forse c'e` una edizione piu` recente, Grant-Gowar-Benda, ma non so se c'e` la parte di lettura dei datasheet.