[CDEY] Alimentatore da banco - Stadio di Potenza e Controllo

[BrunoValente]

brabus, visto che hai apprezzato il mio schema ti-vi faccio vedere l'evoluzione che ha subito negli ultimi giorni..come tutti sanno i miei schemi evolvono spontaneamente!

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

A me non dispiacerebbero dei mosfet per lo stadio finale e ho azzardato l'idea di utilizzare un FDL100N50F che è davvero poderoso con i suoi 500V 100A 2500W @Tc=25°.

Il mostro si può acquistare da RS a circa 12€ oppure in Cina a poco più di 3€

Con quel mosfet, a conti fatti, ipotizzando un dissipatore che sia in grado di mantenere il case ad una temperatura inferiore a 75°C, si potrebbero gestire 16A a 30V o 10A a 50V oppure 1.25A a 400V con un eccellente margine di sicurezza (il limite di rottura con il case a 75°C sarebbe di 50A a 30V, 30A a 50V, 3.75A a 400V), si riuscirebbe cioè a realizzare un super alimentatore da 500W..non so se mi spiego!!

L'idea è quindi quella di escogitare una soluzione universale che possa soddisfare tutte le necessità, adatta alla realizzazione di qualsiasi alimentatore, da pochi watt fino a 500W da pochi volt fino a 400V, sarà sufficiente dimensionare opportunamente il circuito di ingresso (trasformatore-ponte-elettrolitico) per limitare le prestazioni verso il basso rispetto ai valori massimi e modificare il valore di due resistenze (quelle con le frecce nello schema) per adeguare il campo di variazione desiderato di V e I all'escursione dei potenziometri.

Chi vorrà potrà comandare il circuito con tensioni di riferimento provenienti da microprocessori facendo a meno del circuito dei potenziometri (IC2a-b-c-d).

Il circuito si presta bene per essere trasformato facilmente in un carico fittizio con corrente massima limitata o in un carico a corrente costante o in un alimentatore ad impedenza interna diversa da zero (impostabile) o in un amplificatore audio di grande potenza a bassa distorsione o in un modulatore...

Con un mosfet molto potente come quello, il rovescio della medaglia consiste nel dover combattere contro una corrente di gate molto alta durante i transitori: se si vuole che il circuito sia in grado di rispondere velocemente alle variazioni del carico occorre che il circuito di pilotaggio sia in grado di fornire molta corrente.

Allo scopo ho previsto di utilizzare un LME49600 che è un buffer di eccellenza nato per applicazioni audio capace di erogare fino a 400mA ad altissima velocità, con i quali, correggetemi se sbaglio, (brabus) si raggiungerebbe una velocità media teorica per la salita della tensione di gate di circa 20V/us, cioè in circa 0.5us si passerebbe da 0 a 10V (vedi fig 6 del dataseet).

Il mosfet P è più piccolo, dovendo lavorare per eccezione non serve sia potente come l'N e comunque non credo esistano mosfet P potenti come l'FDL100N50F.

Come si può osservare nella nuova versione dello schema sono cambiate alcune cose.

Per quanto riguarda IC1 e IC2 ho previsto di utilizzare impropriamente due integrati LME49740 nati per essere impiegati in applicazioni audio di qualità ma che ritengo vadano benissimo anche qui per le loro eccellenti caratteristiche di offset basso, rumore bassissimo e banda passante elevata.

Il loop principale è di regolazione della corrente, IC1a insieme a IC3 assicura una corrente in uscita dall'alimentatore proporzionale alla tensione in uscita da IC1b.

Il loop di corrente è annidato all'interno di un secondo loop di regolazione della tensione costruito intorno a IC1b che provvede ad assicurare una tensione di uscita dall'alimentatore proporzionale al valore di riferimento derivante dai potenziometri di impostazione della tensione di uscita (IC2c-IC2d).

A causa dell'annidamento, quindi, il secondo loop vince sul primo e assicura una regolazione della tensione di uscita dall'alimentatore.

Quando la corrente di uscita tende a superare il valore massimo impostato, allora intervengono IC1c o IC1d a bloccare l'escursione della tensione di uscita di IC1b annullando l'effetto di regolazione del secondo loop e lasciando il primo loop libero di lavorare e quindi di continuare a regolare la corrente al valore impostato.

brabus qualcosa mi dice che i due loop annidati in quel modo semplifichino la vita per quanto riguarda la stabilità e che quindi si riesca ad ottenere un circuito capace di reagire velocemente alle variazioni del carico senza dover aggiungere grossi condensatori in uscita che comprometterebbero la dinamica nel funzionamento in corrente.. cosa ne pensi?

Che ve ne pare? vogliamo provare a costruirlo?

[FedericoSibona]

Bravo Bruno, avevo l'impressione che Alberto avesse il braccino un po' corto riguardo alle potenze gestibili dalla sezione di potenza e così hai risolto
Poi nulla vieta che, per esigenze minori, si possano utilizzare compomenti più economici.

PS: toglimi una curiosità: come mai nei tuoi schemi in Fidocad hai resistori sia vermiformi che boxati?

[BrunoValente]

..Poi nulla vieta che, per esigenze minori, si possano utilizzare compomenti più economici.

In effetti è proprio quello che vorrei evitare, mi piace invece l'idea di non dover cambiare nulla, tutto sommato i componenti non sono molto costosi.

PS: toglimi una curiosità: come mai nei tuoi schemi in Fidocad hai resistori sia vermiformi che boxati?

I resistori vermiformi li ho fatti io, mi sono ricostruito alcune librerie personalizzate di componenti.
In effetti mi sa che farei meglio ad evitare di utilizzare le mie macro sul forum

[FedericoSibona]

I resistori vermiformi li ho fatti io, mi sono ricostruito alcune librerie personalizzate di componenti.
In effetti mi sa che farei meglio ad evitare di utilizzare le mie macro sul forum

Era solo una curiosità, è tutto perfettamente comprensibile ugualmente

Fammi capire (ho poca esperienza con i mosfet), se voglio un alimentatore che dia 0-30V e 0-1A, dici che non c'è nessun problema con un mosfet da 100A?

[brabus]

Grande Bruno!
Complimenti davvero per lo schema, si arricchisce ogni volta di dettagli interessanti!

Percepisco grande eccitazione per le elevate potenze in gioco, quindi facciamo così: io procedo sulla mia stradina con i normodotati TIP142/147, ma ardo dalla voglia di assistere allo sviluppo della sezione di potenza del bestione da 500W!
Purtroppo sono largamente distante dall'avere competenze sufficienti ad affrontare un design (elettronico e meccanico) del genere, e si badi bene, nulla ha a che vedere con il costo dei componenti.

Io procederò così: appena avrò accesso al mio laboratorio prototiperò lo stadio di controllo a tensione e a corrente costante, sono ansioso di osservare i transitori di passaggio fra una modalità e l'altra, e poi voglio capire su che banda potremmo assestarci con un circuito del genere. Mi piacerebbe davvero tantissimo disporre di un alimentatore/carico che funzioni almeno in banda audio, senza problemi di crossover.

Bruno, grazie infinite per la condivisione!
Da dove avete idea di iniziare con lo sviluppo?

[BrunoValente]

.. è tutto perfettamente comprensibile ugualmente

Sì lo so che è comprensibile ma credo che chi volesse apportare modifiche avrebbe qualche problema a lavorare con le mie macro splittate

[FedericoSibona]

Divagazione OT.
Comunque sto andando in depressione perché ho il laboratorio negli scatoloni causa trasloco e non posso fare niente perché non so ancora dove sistemarlo. Prevedo scontri familiari

[kevinpirola]

mi aspettano altre lunghe ore a leggere lo schema di BrunoValente ;)


Ma sicuramente dopo l'8


Le potenze teoriche sono allettanti, però per arrivare a quella potenza serve un bestio di trasformatore anche, che incide in maniera pesante su tutto... spazi, dimensioni, peso, costo ecc


Resto ammirato per lo schema, ma proverò a seguire anche io la strada adottata da brabus

[BrunoValente]

Le potenze teoriche sono allettanti, però per arrivare a quella potenza serve un bestio di trasformatore anche, che incide in maniera pesante su tutto... spazi, dimensioni, peso, costo ecc..

Come ho già detto non sei obbligato a mettere un trasf. da 500W, puoi metterne uno piccolo quanto vuoi.

[brabus]

Ragazzi, sto ancora aspettando i transistor.

Va a finire che li ordino su Digikey, assieme a un po' di altre cose, almeno arrivano in pochi giorni.

Nel frattempo, ho preso un gran bel tavolo (usato, mica nuovo! ) dove poter finalmente allestire il banco come si deve! Nel bugigattolo dove sono ora, o ci sta l'alimentatore o ci sta l'oscilloscopio... ma tra poco la situazione cambierà, e molto!

Foto a breve...