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Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Tecniche per la costruzione e la riparazione di apparecchiature elettriche e non. Ricerca guasti. Adattamenti e riutilizzazioni

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[51] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto Utenteelektronik » 6 apr 2021, 11:23

Ciao Foto UtenteAlan18, sono contento che vai avanti nella tua ricerca e che hai trovato persone capaci e disposte ad aiutarti, cosa che io non avrei potuto fare, ho avuto un intuito e questo si è rivelato esatto, ero certo che saresti andato avanti. Buon lavoro
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[52] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteAlan18 » 7 apr 2021, 20:30

Evvaiii!!! Però nemmeno un voto positivo di incoraggiamento.... :(

Per quanto riguarda i 20mA che avevamo stabilito come assorbimento del controllore, verificando su datasheet (così imparo anche a leggerli e consultarli) nella sezione “Total stand-by current”, viene riportata una “Operating supply current” di 14mA typ e 17mA max.
Sarebbe questo l'assorbimento di corrente del controllore? Tra 14 e 17mA?
Nel caso, potrei rifare il calcolo tenendo conto di 15mA anziché 20mA.

Comunque, andiamo avanti con i problemi, usando per ora i risultati ottenuti. Che mi pare che le cose si stiano complicando.
Consideriamo quindi che E=P_\text{max}/f
La P_\text{max} sarebbe la potenza di uscita indicata dai dati di targa, cioè 80W?
In tal caso E=\frac{80\ W}{100000\ Hz}=0,008\ J
che in 30 ms, ossia 3000 cicli sono 0,008\ J\cdot3000=2,4\ J
Questa, trascurando le perdite, penso che sia l'energia totale che l'avvolgimento primario trasferisce al secondario ogni 30 ms.
Anche come unità di misura ci siamo perché \frac{W}{Hz}= \frac{W}{\frac{1}{s}}=W\cdot s=J

Poi, tenendo presente che abbiamo una frequenza di 100KHz posso dire che ogni singolo ciclo dura 10us.
Quindi ogni 10 us, vengono rilasciati 0,008 J.

Piccola parentesi sul calcolo della frequenza. E' corretta la seguente formula che ho trovato sul datasheet?f=\frac{1,8}{R_t\cdot C_t}
Nel nostro caso R_t\ e\ C_t sarebbero R23 (20Kohm) e C8 (1nF)?

Ora, prima di spararle grosse, se già non lo avessi fatto, ho bisogno di un chiarimento. Partiamo da ciò che mi viene chiesto. Sapere se in 30ms, il condensatore di uscita arriva a 12V. E di conseguenza sapere proprio quanto ci mette.
Qua un grosso scoglio. perché non ho capito bene qual è il condensatore in questione. In uscita dal secondario, non abbiamo uno, ma diversi elettrolitici in parallelo ( C17,C18,C20 e C21), più un piccolo ceramico (C22). Devo considerare la capacità equivalente di questo parallelo per i miei calcoli?

Ad ogni modo, in attesa di questo chiarimento, a grandi linee avrei fatto così:
avrei calcolato quanta energia è richiesta al condensatore di uscita per caricarsi a 12V. Poi, tenendo conto che ad ogni ciclo vengono forniti 0,008J mi sarei chiesto, quanti cicli mi servono per arrivare a Ec? E da qui avrei calcolato il tempo.
Sto ragionando nella giusta direzione?

IsidoroKZ ha scritto:certo che se usassi anche i prefissi per le unità di misura non sarebbe brutto! Che cosa ti ha fatto di bene (o di male) Carlo Agostino per farti usare il suo cognome per intero?

Ti dico la verità...immaginavo che potesse far storcere il naso, però non volevo che la C di Coulomb si confondesse con la C di capacità nelle formule. Non tanto per persone esperte, ma più che altro mi sono messo nei panni di chi, come me, sta iniziando da zero e potrebbe magari fare confusione. Volevo semplicemente renderlo esplicito. Infatti sto riportando passo passo i miei ragionamenti, sia per essere corretto più facilmente dagli esperti, ma anche per rendere più utile possibile questo thread anche a chi si trova al mio livello e che, come me, a volte, fatica a seguire certe discussioni.
Purtroppo mi capita che leggendo altre discussioni, ad esempio, non sempre riesco a coglierne il 100%, semplicemente perché ancora, purtroppo per me, il gradino linguistico è troppo alto. Praticamente a volte mi sembra di leggere cose in un'altra lingua che sto cercando di imparare.
Questo da una parte può essere buono perché mi stimola a crescere, ma dall'altra mi “taglia fuori” dalla discussione. Idem quando finisco su certe pagine web di livello troppo alto. Non so se sono riuscito a far capire cosa intendo.

elektronik ha scritto:Ciao Foto UtenteAlan18, sono contento che vai avanti nella tua ricerca e che hai trovato persone capaci e disposte ad aiutarti, cosa che io non avrei potuto fare, ho avuto un intuito e questo si è rivelato esatto, ero certo che saresti andato avanti. Buon lavoro

Ciao Foto Utenteelektronik, grazie per l'incoraggiamento, io ce la sto mettendo davvero tutta, per me qualsiasi argomento è completamente sconosciuto. Ma se qualcosa sto imparando, credo che tutto il merito debba andare ad Foto UtenteIsidoroKZ. Apprezzo davvero tanto quando qualcuno regala (perché è questo che fa) anche solo 5 minuti del proprio tempo, per rispondere e spiegare ad uno sconosciuto qualcosa che lui sa già. Non è una cosa da dare per scontata.
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[53] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto Utenteelektronik » 7 apr 2021, 20:59

Alan18 ha scritto: grazie per l'incoraggiamento, io ce la sto mettendo davvero tutta, per me qualsiasi argomento è completamente sconosciuto. Ma se qualcosa sto imparando, credo che tutto il merito debba andare ad Foto UtenteIsidoroKZ. Apprezzo davvero tanto quando qualcuno regala (perché è questo che fa) anche solo 5 minuti del proprio tempo, per rispondere e spiegare ad uno sconosciuto qualcosa che lui sa già. Non è una cosa da dare per scontata.

effettivamente Foto UtenteIsidoroKZ si merita una valanga di voti positivi, io posso solo spronarti, per il resto rimango in panchina e mi scappello difronte a tale conoscenza, un caro saluto, Antonio
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[54] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 apr 2021, 7:11

Alan18 ha scritto:Sarebbe questo l'assorbimento di corrente del controllore? Tra 14 e 17mA?

Si`, nelle condizioni indicate dal data sheet, con frequenza di commutazione di circa 50kHz e senza carico. Qui siamo a 90kHz circa e sull'uscita c'e` un carico dato dal gate del MOS, che deve essere caricato a ogni ciclo, quindi meglio prendere come valore 20mA. L'effetto del MOS sul consumo del circuito lo si puo` calcolare, ma lo facciamo un'altra volta.

Il conto dell'energia direi che vada bene, metti pero` i prefissi! 800\,\mathrm{\mu J}

Notevole la verifica che le unita` di misura tornino, ho incontrato anche degli ingegneri che non la sapevano fare. Le persone serie, fra cui non vengo annoverato, fanno l'analisi dimensionale, non con le unita` di misura.

Ad esempio al posto di dire watt diviso hertz e` come dire watt moltiplicato per secondi che da` joule, si dovrebbe dire potenza diviso frequenza e` uguale a potenza per tempo che da` energia.

A me hanno insegnato a fare i conti "numerici" scrivendo sempre le unita` di misura nelle formule (proprio come hai fatto tu) e poi facendo i conti in tre passate, la prima sui numeri, la seconda sui prefissi e la terza sulle unita` di misura.

\frac{80\mathrm{W}}{100\mathrm{kHz}}=\frac{80}{100} \frac{\mathrm{W}}{\mathrm{kHz}}=0.8 \frac{1}{\mathrm{k}}\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{Hz}}=0.8 \mathrm{m}\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{Hz}}=0.8 \mathrm{m}\mathrm{J}=800\,\mathrm{\mu J}

Piu` facile da dirsi che da scriversi: 80 diviso 100 fa 0.8, uno diviso kilo fa milli, watt diviso hertz fa joule. Nota che se fossero stati 80mW, avrei detto ... milli diviso kilo fa micro... Dice Foto Utentecarloc, uno che l'elettronica la sa davvero, che fare i conti a mente con i prefissi, senza passare ogni volta alla potenza dieci elevato a qualcosa, e` una figata pazzesca che tutti dovrebbero usare.

Qualche indicazione sulle unita` di misura. Questo articolo, da leggersi fino in fondo, da` una buona indicazione di come scrivere le unita` di misura. Questi due articoli, parte prima e parte seconda sono di taglio piu` metrologico, ma ugualmente importanti.

Alan18 ha scritto:Piccola parentesi sul calcolo della frequenza. E' corretta la seguente formula che ho trovato sul datasheet?f=\frac{1,8}{R_t\cdot C_t}
Nel nostro caso R_t\ e\ C_t sarebbero R23 (20Kohm) e C8 (1nF)?

Si`, e` la formula giusta, quindi la frequenza e` dalle parti di 90kHz. Sul Ct/Rt ci sono altri componenti che potrebbero modificare un po' la frequenza, ma non di molto direi.

Alan18 ha scritto:In uscita dal secondario, non abbiamo uno, ma diversi elettrolitici in parallelo ( C17,C18,C20 e C21), più un piccolo ceramico (C22). Devo considerare la capacità equivalente di questo parallelo per i miei calcoli?

Per la continua e la bassa frequenza questi quattro elettrolitici sono in parallelo. Il ceramico non conta e neanche il condensatore sull'uscita dell'avvolgimento ausiliario non conta molto, essendo decisamente piu` piccolo ed accumulando meno energia.

Alan18 ha scritto:Ad ogni modo, in attesa di questo chiarimento, a grandi linee avrei fatto così:
avrei calcolato quanta energia è richiesta al condensatore di uscita per caricarsi a 12V. Poi, tenendo conto che ad ogni ciclo vengono forniti 0,008J mi sarei chiesto, quanti cicli mi servono per arrivare a Ec? E da qui avrei calcolato il tempo.
Sto ragionando nella giusta direzione?

Si`, va benissimo. Si potrebbe anche fare con una equazione differenziale (sai che bestie sono?), ma non e` il caso, tanto non la si sa scrivere in modo corretto :-), anche perche' il conto che ti ho detto di fare e` molto approssimato, come avevo gia` detto. Dopo propongo un conto un po' piu` preciso.

Alan18 ha scritto:Ti dico la verità...immaginavo che potesse far storcere il naso, però non volevo che la C di Coulomb si confondesse con la C di capacità nelle formule.

Non dovrebbero esserci possibilita` di confusione perche' il simbolo di coulomb \mathrm{C} lo si trova solo quando c'e` un valore numerico subito prima, mentre la variabile capacita` C e` da sola, senza numeri davanti (il piu` delle volte).

Inoltre se noti le due C che ho scritto sono una in corsivo, il condensatore, e una in tondo, il simbolo di Coulomb. Per scrivere i simboli in tondo nelle formule scrivi \mathrm{questo\ viene\ in\ tondo} e ottieni questo risultato \mathrm{questo\ viene\ in\ tondo}. \mathrm e` il comando per usare il font roman in ambiente matematico. Nota che in ambiente matematico gli spazi devono essere indicati con \ (backslash spazio) perche' in ambiente matematico, se non si danno istruzioni, gli spazi li gestisce il linguaggio.


Alan18 ha scritto:ad esempio, non sempre riesco a coglierne il 100%, semplicemente perché ancora, purtroppo per me, il gradino linguistico è troppo alto. Praticamente a volte mi sembra di leggere cose in un'altra lingua che sto cercando di imparare.

Se c'e` qualcosa che ti interessa e non riesci a capire, domanda. Se temi di interrompere un discorso che va avanti da un po', basta prendere la parte non comprensibile e aprire un nuovo thread chiedendo spiegazioni.

Prosecuzione del compito a casa. L'ipotesi che ho fatto qualche post fa, che ogni ciclo trasferisca la stessa energia, non e` realistica perche' quando il convertitore parte, con i condensatori di uscita scarichi, passa a lavorare in modo continuo, e per ogni ciclo trasferisce meno energia. In effetti assumere che ad ogni ciclo venga sempre trasferita una potenza media di 80W implica che se la tensione di uscita e` ad esempio di 1V, la corrente verrebbe di 80A, decisamente troppi! In alcuni switching si puo` usare questa approssimazione, ma sono per applicazioni speciali.

Una ipotesi piu` ragionevole e` che la corrente di uscita durante la fase di accensione sia dalle parti parti della corrente massima di uscita dell'alimentatore. Questa e` una approssimazione un po' migliore di cosa capita all'accensione. Ma e` solo una stima.

Se supponi che i condensatori vengano caricati a corrente costante di 6A (potrebbero essere di piu` ma stiamo bassi, cosi` otteniamo un risultato peggiore) quanto tempo impiega l'alimentatore a caricare i condensatori di uscita a 12V?

Per i voti positivi ci devo pensare, sembrerebbe una interrogazione, non sono abituato :D
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[55] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteAlan18 » 8 apr 2021, 20:52

Ho letto l'articolo “Trattiamo bene le unita' di misura” e devo dire che un argomento probabilmente considerato noioso (in quanto apparentemente più di estetica che di sostanza), viene presentato in maniera decisamente alleggerita ed a tratti...anche divertente. Molto chiaro, tantissimi esempi, ed è sicuramente una lettura di rifinitura che mi sento di consigliare perché è davvero di facile comprensione.
Gli altri 2 articoli un po' meno digeribili, ma molto accurati.

IsidoroKZ ha scritto:Qui siamo a 90kHz circa...

Si, ho fatto questa domanda proprio perché facendo i calcoli non mi ritrovavo con i 100 kHz e non capivo se fosse frutto di una semplice approssimazione per i “nostri” problemi o se io sbagliassi da qualche parte. Tengo in considerazione 90 kHz allora.

IsidoroKZ ha scritto:L'effetto del MOS sul consumo del circuito lo si puo` calcolare, ma lo facciamo un'altra volta.

Appena prima di leggere questa frase ho pensato...ora gli chiedo come si calcola. :lol:

IsidoroKZ ha scritto:Il conto dell'energia direi che vada bene, metti pero` i prefissi! 800\,\mathrm{\mu J}

Ok...nelle formule volevo avere sotto mano gli stessi ordini di grandezza per non confondermi ed incasinarmi...semplicemente mi facilitava a livello visivo proprio. Nel risultato invece si, in effetti perché non usarli?
Comunque dove riesco, proverò ad usarli più spesso.

IsidoroKZ ha scritto:Si potrebbe anche fare con una equazione differenziale (sai che bestie sono?)

Le avevo studiate a scuola....ma in matematica facevo abbastanza schifo...e trascorsi ormai 20 anni, non mi sono rimaste nemmeno quelle poche nozioni... °#^

Poi...proseguendo...
In uscita, se non ho capito male, devo considerare i 4 elettrolitici come un condensatore equivalente che nel nostro caso ha una capacità equivalente di 4000\ \mu F. Quindi se questo è giusto, mi riferirò a questi 4 condensatori come se fosse uno solo. Essendo in parallelo e della stessa capacità, immagino che si carichino tutti insieme analogamente alla stessa velocità.

Poi, sappiamo che l'energia immagazzinata in un condensatore equivale a E_c=\frac{1}{2}\ Q\cdot V
La carica Q del condensatore equivale a Q=C\cdot V=4000\mu F\cdot 12 V=0,048 C=48\ mC :mrgreen:
Quindi E_c=\frac{1}{2}\cdot 48\ mC\cdot 12\ V=0,288\ J=288\ mJ
Il condensatore di uscita necessita di 288 mJ per portare la tensione ai suoi capi a 12 V.
Visto che ho trovato anche un'altra formula per calcolare l'energia immagazzinata nel condensatore, che sostituisce Q con C\cdot V, a riconferma che tutto torna, possiamo dire che
E_c=\frac{1}{2}\ C\cdot V^2=\frac{1}{2}\ 4000\ \mu F\cdot 12^2\ V=\frac{1}{2}\ 4000\mu F\cdot 144\ V=0,288\ J=288\ mJ

Ora qua mi sto perdendo. Avevamo detto che E=\frac{P_\text{out}}{f} ma è un calcolo un po' troppo semplificato. Per cui non è corretto considerare che ad ogni ciclo vengono trasferiti 0,8 mJ. Ok.
In tal caso, per caricare il condensatore, ci sarebbero voluti \frac{288\ mJ}{0,8\ mJ}\cdot \ 10\ \mu s=3600\ \mu s=3,6\ ms
Ciò che ho trovato in rete, ma anche nell'articolo di marioursino è che l'energia immagazzinata dal trasformatore equivale a E=\frac{1}{2}\cdot L\cdot i^2. Ma non conosco il valore di induttanza. Quindi forse mi sono cacciato in un vicolo cieco....

Però, sempre rileggendo bene ogni singola parola...
IsidoroKZ ha scritto:Se supponi che i condensatori vengano caricati a corrente costante di 6A...

...ho scoperto che un condensatore, in cui fluisce una corrente costante, si carica in maniera lineare e la tensione ai suoi capi varia secondo l'equazione \Delta V=\frac{i}{C}\cdot \Delta t
Per formula inversa possiamo quindi dire che il tempo necessario a caricare un condensatore di capacità 4000\ \mu F quando avrà raggiunto la tensione di 12V è
\Delta t=\frac{\Delta V\cdot C}{A} =\frac{12\ V\cdot \left(4\cdot 10^{-3}\right )}{6}= 0,008s = 8ms
La conferma delle unità di misura \frac{V\cdot F}{A}=\frac{V\cdot \frac{C}{V}}{\frac{C}{s}}=s

Quindi in 8 ms il condensatore di uscita arriverà a 12V.
Mi torna anche col fatto che facendo i calcoli approssimati (cioè considerando la massima energia trasferita sin dai primi cicli), il tempo di caricamento dei condensatori sarebbe stato inferiore e cioè 3,6 ms.

Spero di averci azzeccato.

IsidoroKZ ha scritto:Per i voti positivi ci devo pensare, sembrerebbe una interrogazione, non sono abituato :D

Non so se sono tutti tuoi....ma non me ne aspettavo così tanti. :ok:
Ora ho sbagliato tutto e torno a 0. #-o
Comunque la modalità interrogazione, alla fine, almeno con me, sembra molto efficace perché mi devo davvero spremere per capire a fondo la teoria.
E a giudicare dalle view, il thread sembra interessare a molte persone. E spero si stia rivelando utile a qualcuno.
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[56] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto Utentemarioursino » 9 apr 2021, 7:20

Il thread è molto seguito perché (cosa rara) sei uno che ascolta quello che ti viene detto e risponde alle domande :D
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[57] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 9 apr 2021, 23:48

Alan18 ha scritto:Spero di averci azzeccato.


Mi pare tutto a posto, come al solito =D> =D> .

Anche con una approssimazione un po' piu` verosimile, si ha la partenza dell'alimentatore che poi contina ad autoalimentarsi attraverso l'avvolgimento secondario ausiliario, che fornisce una tensione di alimentazione al controllo proporzionale alla tensione di uscita.

Altre tre domande che spero possano condurre a una piu` approfondita comprensione del circuito.

1) Che cosa capita secondo te se durante il funzionamento si ha un cortocircuito sull'uscita?

2) La corrente assorbita dal controllore dipende dalla frequenza di funzionamento e dal carico rappresentato dal MOS. La corrente che dice il data sheet, 14mA-17mA non dovrebbe variare troppo con la frequenza.
Poi c'e` il gate del MOS che per essere portato a 10V richiede una carica Qg, che dipende anche dalla tensione fra draine source.

Un datasheet che ho trovato dice Qg=17nC, per VGS=10V e VGD=480V. Quindi ogni volta che accendi il MOS ci sono 17nC che se ne vanno. In realta` un po' di piu` perche' la tensione ai capi del MOS puo` essere anche di piu`, fino a 600V (avrei messo un MOS con tensione di lavoro piu` alta. Adesso capisco tutti quegli snubber sul drain e l'uso di un controllore che puo` andare oltre il 50% di duty cycle).

Quel circuito pero` ha anche un condensatore sul gate, C4 che per essere caricato a 10V richiede 10nC. Se al posto di pilotare il gate a 10V lo si pilota ad esempio a 14V, quest'ultima carica va a 14nC, mentre la Qg aumenta un pochino, ma non in modo lineare. Sul datasheet dovrebbe esserci un grafico che indica Qg in funzione di VGS.

Comunque sapendo che 17nC se ne vanno sul gate e probabilmente su C4 ce ne finiscono una dozzina abbondante, lavorando a 90kHz, quanta corrente serve per l'uscita? Sai cosa sono le capacita` commutate? Che cosa hai studiato?

3) Induttanza. Qui la cosa diventa complicata, sia come spiegazioni, sia come palla di cristallo per guardarci dentro e tirare fuori qualche ipotesi ragionevole.

Il convertitore flyback, come questo, e` un convertitore indiretto, che vuol dire che c'e` una fase di tempo in cui si immagazzina energia nell'induttanza del magnetico (MOS acceso), e una seconda fase in cui l'energia viene rilasciata al carico (MOS spento e diodi di uscita in conduzione). Non c'e` mai nessun intervallo di tempo in cui l'energia scorre direttamente fra ingresso e uscita.

I convertitori possono tutti funzionare in modo continuo o discontinuo. In modo continuo l'induttanza non viene mai scaricata completamente, mentre in modo discontinuo si scarica completamente l'induttanza a ogni ciclo. I flyaback quasi sempre sono fatti lavorare in modo discontinuo perche' in modo continuo sono dei casini enormi da controllare (e comunque non ci si riesce).

In pratica il magnetico lavora immagazzinando energia a ogni ciclo \frac{1}{2}L_p I_{pk}^2 che dicevi prima, i nostri 800µJ calcolati in precedenza, e li scarica completamente sull'uscita quando l'interruttore si apre.

In prima battuta si cerca di fare il tempo di carica uguale al tempo di scarica, poi si cambia se ci sono altre limitazioni in gioco.

Nel nostro caso il periodo e` di 11µs (90kHz di frequenza di commutazione), quindi dobbiamo caricare 800µJ di energia nell'induttanza Lp, partendo dall'induttore completamente scarico, in meno di (qui mia ipotesi) 4µs. La tensione disponibile per questa operazione e` dalle parti di 300V.

Riesci a trovare il valore dell'induttanza e la corrente di picco?

(Nelle formule metti le unita` di misura fra \mathrm{ } cosi` vengono in tondo. Invece non e` il caso di mettere gli spazi come \"spazio" nelle formule, latex gestisce automaticamente gli spazi in modo molto bello a vedersi (quasi sempre). Ho dovuto mettere \"spazio" nel testo altrimenti scriveva tutto attaccato, ma nelle formule non lo metto quasi mai. Solo nei risultati \, fra numero e unita` di misura.)
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[58] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteAlan18 » 13 apr 2021, 21:20

Mi scuso se ci ho messo un po' a rispondere, ma ho avuto davvero poco tempo da dedicare allo “studio” ed in più gli argomenti in questione mi hanno creato diverse difficoltà. Tra l'altro, non sono nemmeno troppo soddisfatto della mia risposta, perché ho un po' di nebbia. Ma andiamo con ordine.
IsidoroKZ ha scritto:1) Che cosa capita secondo te se durante il funzionamento si ha un cortocircuito sull'uscita?

Allora, per quel che ho potuto leggere, in teoria quando si verifica un corto circuito, 2 punti a diverso potenziale, vengono messi in collegamento tra loro attraverso un conduttore che presenta una resistenza prossima allo zero. Quindi in un istante, la tensione andrà praticamente a zero, mentre nel circuito fluirà una corrente altissima, libera di scorrere proprio per via della resistenza quasi assente.
Ora, nel nostro caso, un corto all'uscita dell'alimentatore immagino che determinerà un alto valore di corrente che fluisce nel circuito di feedback ed un istantaneo azzeramento della tensione. Questo, in qualche modo, dovrebbe far entrare il controllore in protezione, spegnendo la sua uscita (o spegnendo proprio sé stesso, non ho ben capito). finché permarrà il corto, il controllore cercherà in continuazione di accendersi. Sono gradite spiegazioni o link di chiarimento. Le cose che ho trovato io non mi hanno soddisfatto tanto.
Ecco, non conosco bene nel dettaglio come si inneschi questo processo, dovrei studiarmi bene come funziona il circuito di feedback. Da quel poco che al momento so, un “campione” di tensione viene prelevata in uscita, che poi finisce nell'optoisolatore che accende (di più o di meno) il fotodiodo interno, mandando in conduzione il fototransistor in maniera proporzionale e trasferendo quindi l'informazione al controller, il quale, a sua volta, aumenta o diminuisce il Ton della sua uscita.
Nel momento del corto circuito, immagino che quando la tensione scenda sotto una certa soglia (in questo caso tende addirittura a zero), il fototransistor non dovrebbe condurre (penso). Ma come si vede ho poche idee e ben confuse.

IsidoroKZ ha scritto:Comunque sapendo che 17nC se ne vanno sul gate e probabilmente su C4 ce ne finiscono una dozzina abbondante, lavorando a 90kHz, quanta corrente serve per l'uscita? Sai cosa sono le capacita` commutate? Che cosa hai studiato?

Sappiamo che la carica gate Q_g che estrapoliamo da datasheet vale 17 nC. Oltre a questa, abbiamo anche la carica Q_cdel condensatore C4 da 1 nF che abbiamo supposto essere intorno ai 12 nC abbondanti. Quindi la carica totale sarebbe
Q_\text{tot}=Q_g+Q_c=17\mathrm{nC}+12\mathrm{nC}=29\mathrm{nC}

Ora, quello che ci chiediamo è quanta corrente serve per “caricare”, questi 29nC nel tempo di 11us, giusto? Ciò è calcolabile tramite l'equazione
I=\frac{Q_\text{tot}}{t}=\frac{29\mathrm{nC}}{11\mathrm{\mu s}}=264\mathrm{mA}
La corrente di gate dovrebbe quindi essere di 264mA. Spero non sia un valore assurdamente sbagliato...non ho idea dell'ordine di grandezza a cui dovrebbe attestarsi questo valore in un circuito simile....ed in qualsiasi altro circuito.
Ho visto che il 3842 può fornire in uscita fino ad un massimo di 1A...quindi 264mA forse è un valore credibile...forse...

Adesso, posto che fin qui stia andando bene, tra le 10000 formule, nozioni e spiegazioni che ho letto, è venuto fuori anche il turn-on delay time ed il rise time che penso siano parametri del mosfet da considerare in relazione alla frequenza a cui viene utilizzato. Dovrebbero essere più piccoli possibile se non ho capito male. Non ho voluto mettere altra carne al fuoco ed approfondire la cosa, perché sto acquisendo davvero tante nozioni in pochi giorni e sono un po' al limite. Non voglio confondermi da solo. Se è una cosa al momento fondamentale vado a vedermela, se no rimando.

Per quanto riguarda le capacità commutate...mai sentite nominare. A parte uno studio generale, senza approfondimenti particolari sul funzionamento dei componenti più comuni, e della teoria di base che penso si possa fare in 1^ superiore, altro non so. Le mie conoscenze maggiori penso siano racchiuse in questo thread. Poi se mi dici “studiati questo argomento” piuttosto che un altro, io faccio le mie ricerche e provo a capirci qualcosa. O se mi dai qualcosa da leggere, io me la studio. La buona volontà non mi manca.

IsidoroKZ ha scritto:Riesci a trovare il valore dell'induttanza e la corrente di picco?


Ora, venendo al 3° argomento devo dire che non riesco a schiodarmi dal fatto che partendo da
E=\frac{1}{2}\cdot L_p\cdot i_\text{pk}^2
io non ho né i, né L. E nonostante ricerche varie, non sono riuscito a trovare la chiave.
Sappiamo che un induttore immagazzina energia nel suo campo magnetico se viene attraversato da una corrente variabile. Nel nostro caso, il continuo on-off del mosfet, determina questa variazione di corrente, da un suo minimo, ad un suo massimo, e questo avviene ogni 11us. La variazione di corrente nell'induttore non è istantanea, ma cresce gradualmente (in maniera lineare?). L'induttore, infatti, per sua natura, tende ad opporsi alle variazioni di corrente.
La tensione ai capi dell'induttore è proporzionale alla variazione di corrente che lo attraversa. Quindi, in parole povere, una corrente continua che attraversa un induttore, e che quindi non varia, determina una tensione 0 ai suoi capi ed in pratica è come se l'induttore non ci fosse.
Quello che sappiamo è che l'energia immagazzinata dall'avvolgimento è di 800\mathrm{\mu J}, che la tensione a cui è sottoposto è circa 300V e che la frequenza di switching è di 90KHz...ma non so come utilizzarli per determinare le nostre incognite :cry:
Comunque non mi addentro troppo nell'argomento perché voglio approfondirlo un po' meglio prima di scrivere cose strane.
Se mi linkate materiale a cui dedicarmi, provo a rispondere al quesito e determinare induttanza e corrente di picco.
Spero di non aver fatto figuracce.... :oops:

IsidoroKZ ha scritto:Invece non e` il caso di mettere gli spazi come \"spazio" nelle formule, latex gestisce automaticamente gli spazi in modo molto bello a vedersi (quasi sempre).

Se guardi come ho scritto le formule in questo post, se non metto \"spazio", le cifre e l'unità di misura mi vengono attaccate. Non me le separa. Dove sbaglio?
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[59] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 13 apr 2021, 23:52

Alan18 ha scritto:Ora, nel nostro caso, un corto all'uscita dell'alimentatore immagino che determinerà un alto valore di corrente che fluisce nel circuito di feedback ed un istantaneo azzeramento della tensione.

Si`, va bene. La tensione di uscita va a zero, inizialmente il cortocircuito scarica i condensatori di uscita e si ha un impulso di corrente molto elevato, poi continua la corrente di cortocircuito dello switching. Essendo il convertitore di tipo "current mode", la corrente di uscita, anche in cortocircuito, e` limitata.
Alan18 ha scritto:Questo, in qualche modo, dovrebbe far entrare il controllore in protezione, spegnendo la sua uscita (o spegnendo proprio sé stesso, non ho ben capito). finché permarrà il corto, il controllore cercherà in continuazione di accendersi.

Avevo provato a dare un suggerimento occulto. Quando la tensione di uscita va a zero causa corto, va a zero anche la tensione dell'avvolgimento ausiliario. C5 non e` piu` ricaricato dall'avvolgimento ausiliario e quindi la sua tensione scende e in 30ms circa, valore che avevi calcolato, la sua tensione arriva a 10V e il controllore si spegne. Da questo punto il consumo del controllore di riduce a 0.5mA circa e la resistenza R15 ricarica C5, che quando arriva a 16V fa ripartire il circuito (quanto impiega C5 per caricarsi da 10V a 16V?) e il controllore riparte per un altro periodo di 30ms.

Se il cortocircuito permane, dopo altri 30ms il controllore si rispegne e C5 ricomincia a caricarsi... Questo modo di funzionamento si chiama hic up mode, evita di stressare i componenti, specie l'interruttore, facendolo lavorare a piena corrente.

Alan18 ha scritto:Nel momento del corto circuito, immagino che quando la tensione scenda sotto una certa soglia (in questo caso tende addirittura a zero), il fototransistor non dovrebbe condurre (penso). Ma come si vede ho poche idee e ben confuse.

Con l'uscita a 0V il led e` spento, il fototransistor non conduce e questa informazione DEVE significare per il controllore "aiuto aiuto, la tensione di uscita e` bassa, vai a tutta potenza!"

Riesci a immaginare perche' la codifica deve proprio essere fatta cosi`?
Alan18 ha scritto:Ora, quello che ci chiediamo è quanta corrente serve per “caricare”, questi 29nC nel tempo di 11us, giusto?

OK. La carica in 11µs e` quella che si deve fornire in media al controllore, alla sua alimentazione.
Alan18 ha scritto:Ciò è calcolabile tramite l'equazione
I=\frac{Q_\text{tot}}{t}=\frac{29\mathrm{nC}}{11\mathrm{\mu s}}=264\mathrm{mA}
La corrente di gate dovrebbe quindi essere di 264mA.


[-X [-X ||O ||O

Porc... #-o i conti si fanno in tre passate: prima i numeri, poi i prefissi infine le unita` di misura.
29/11 fa un po' meno di 3! Come fai a trovare 264? Passo successivo 29/10 fa 2.9 (approssimazione di ordine zero). Il denominatore non e` 10, e` 11 che vuol dire il 10% in piu` di 10 che avevo usato perche' e` un numero facile.

Se dividi per un numero 10% piu` grande, il risultato, al primo ordine, sara` del 10% piu` piccolo del risultato approssimato. 2.9 meno 10% (con lo sconto del 10%) fa 2.61. Questa e` una approssimazione al primo ordine, ma per un conto che si fa a mente in 10ms e` piu` che accettabile (grazie Taylor!).

La seconda passata e`sui prefissi: nano diviso micro fa milli. Infine nella terza passata si valutano le unita` di misura: coulomb diviso secondi fanno ampere. Quindi il risultato e` 2.6mA!

Alan18 ha scritto:Spero non sia un valore assurdamente sbagliato...

Lo e`! GRRR!!!
Alan18 ha scritto:Ho visto che il 3842 può fornire in uscita fino ad un massimo di 1A...quindi 264mA forse è un valore credibile...forse...

Questa e`un'altra storia. La carica di 29nC in 11µs e` la corrente media che viene consumata dal controllore per pilotare il MOS. In realta` la corrente istantanea che circola da condensatore in parallelo all'alimentazione (C5 e un po' C99), driver interno, rete sul gate e infine entra nel gate e` ben diversa.

Nei circuiti "normali" il tempo di accensione del MOS deve essere il piu` veloce possibile (si riducono le perdite ma si aumentano i disturbi), se si assume ad esempio una accensione di 30ns, per spostare 29nC serve una corrente di 1A (per quei 30ns).

Nel circuito in esame, l'accensione e` molto piu` lenta (probabilmente non riuscivano a passare i test di compatibilita` elettromagnetica) e la corrente iniziale di accensione e` dalle parti di 200mA, dato da 12V (tensione che esce dal driver) diviso per 61Ω (R8+R14), mentre la corrente iniziale di spegnimento vale circa 540mA (i soliti 12 V diviso per R8)

Alan18 ha scritto: è venuto fuori anche il turn-on delay time ed il rise time che penso siano parametri del mosfet da considerare in relazione alla frequenza a cui viene utilizzato.

Questo e` un casino, non si riesce a spiegare in un post. Questi valori dipendono sia dal MOS che dal circuito che c'e` attorno.
Alan18 ha scritto:Ora, venendo al 3° argomento devo dire che non riesco a schiodarmi dal fatto che partendo da
E=\frac{1}{2}\cdot L_p\cdot i_\text{pk}^2

Questa e` una delle due equazioni da usare. Nel seguito suppongo che il convertitore lavori in modo discontinuo, che vuol dire che all'inizio del ciclo la corrente nell'iduttore di primario e` nulla, e anche nel ciclo successivo il componente magnetico non contiene energia, l'ha scaricata completamente.
La prima equazione quindi dice E=\frac{1}{2}\cdot L_p\cdot i_\text{pk}^2=800\,\mathrm{\mu J}. Ne serve ancora una, che troviamo ricordando che c'e` una condizione sul tempo di ricarica: abbiamo solo 4µs per caricare Lp.
Hai ragione che la corrente in una induttanza sale linearmente quando la tensione applicata e` costante, nel nostro caso 300V, quindi si ha che, se partiamo con corrente iniziale nulla, dopo 4µs di tensione applicata la corrente vale i_{pk}=\frac{300\mathrm{V}}{L_p}\times 4\mathrm{\mu s}. Si puo` ricavare dalla seconda equazione la corrente o l'induttanza e la si sostiuisce nella prima equazione. Se ricavo l'induttanza si ha L_p=\frac{300\mathrm{V}\times 4\mathrm{\mu s}}{i_{pk}} e sostituendo si ottiene

800\,\mathrm{\mu J}=\frac{1}{2}\cdot \frac{300\mathrm{V}\times 4\mathrm{\mu s}}{i_{pk}}\cdot i_\text{pk}^2 \Rightarrow i_{pk}=\frac{2\times 800\mathrm{\mu J}} {300\mathrm{V}\times 4\mathrm{\mu s}}=1.33\,\mathrm{A}
Mentre per l'induttanza si ricava Lp=900 µs. Questi sono conti "ideali", quando si fa un progetto vero si prendono casi massimi o minimi, si analizza il caso peggiore e si tiene conto delle tolleranze.

Alan18 ha scritto:Se guardi come ho scritto le formule in questo post, se non metto \"spazio", le cifre e l'unità di misura mi vengono attaccate. Non me le separa. Dove sbaglio?


Da nessuna parte, e` la formattazione di Latex. Le normative dicono che fra numero e unita` di misura bisogna mettere uno spazio (o anche solo un mezzo spazio) non separabile. Nelle formule, per non farle venire troppo "lunghe" di solito non metto lo spazio, che invece metto nel risultato o quando ho solo numero e unita` di misura. Non metto uno spazio pieno ma mezzo spazio che in latex si scrive come \, . Inoltre uso il tondo o il corsivo nei pedici solo quando scrivo cose serie, nei post non lo faccio quasi mai :(
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[60] Re: Riparazione alimentatore switching 12V - 6,5A

Messaggioda Foto UtenteAlan18 » 14 apr 2021, 21:10

Grazie Foto UtenteIsidoroKZ per le considerazioni sempre estremamente utili e puntuali.

Andando con ordine, partiamo dall'inizio. Il cortocircuito in uscita.
Sinceramente ci avevo anche pensato al fatto che al momento del corto, i condensatori e l'avvolgimento secondario si sarebbero scaricati. Poi non l'ho scritto. Mi è venuto in mente perché in molti dei video che ho visto sulle riparazioni, uno degli autori dice spesso che il corto “ha tirato” una gran corrente. Altrettanto sinceramente devo dire che non mi è venuto in mente che l'ausiliario è anch'esso un secondario e sarebbe andato a 0V. In ogni caso non so se poi avrei avuto l'intuizione che l'ausiliario avrebbe smesso di alimentare il controllore. Guardando il circuito mi sono concentrato solo sul lato destro del trasformatore e non sull'ausiliario. Comunque le cose sono molto più chiare finalmente. Solo una cosa non mi spiego. Il consumo assegnato al controllore “spento” di 0,5mA, da cosa è determinato? Datasheet, calcoli, stima, valore fittizio?

IsidoroKZ ha scritto:quanto impiega C5 per caricarsi da 10V a 16V?

Allora, quando la tensione sul nostro C5 scende a 10V, il controller si spegne ed il suo consumo passa a 0,5mA.
Per sapere quanto tempo impiega C5 per tornare a 16V, suppongo che dobbiamo tornare indietro di qualche post. Come detto, R15 e C5 può considerarsi un circuito RC in cui un generatore eroga una tensione costante di circa 310V.
La costante di tempo \tau è sempre di 27s. Riapplicando nuovamente la formula inversa già usata in precedenza possiamo intanto calcolare il tempo necessario affinchè C5 raggiunga 10V.
t=-RC\cdot \ln\left(1-\frac{V_c}{V_{\text{in}}}\right)=-\left(270\mathrm{K\Omega}\cdot 100\mathrm{\mu F}\right )\cdot ln\left (1- \frac{10\mathrm{V}}{310\mathrm{V}} \right )=
=-27\mathrm{s}\cdot ln\left(0,968\mathrm{V}\right )= 0,878\,\mathrm{s}=878\,\mathrm{ms}

Analogamente, per arrivare a 16V il tempo è

t=-RC\cdot \ln\left(1-\frac{V_c}{V_{\text{in}}}\right)=-\left(270\mathrm{K\Omega}\cdot 100\mathrm{\mu F}\right )\cdot ln\left (1- \frac{16\mathrm{V}}{310\mathrm{V}} \right )=
=-27\mathrm{s}\cdot ln\left(0,948\mathrm{V}\right )= 1,441\,\mathrm{s}

Quindi, per sapere quanto tempo ci mette la tensione C5 a salire da 10V (che raggiunge dopo 878ms) a 16V (che raggiunge dopo 1,441s) basta fare la differenza. E quindi 563\,\mathrm{ms}
(La corrente assorbita dal controllore influenza solo il tempo di scarica giusto? O sbaglio?)

Comunque riassumendo:
Il controllore riparte, la sua uscita manda il mosfet in conduzione e l'avvolgimento primario inizia nuovamente ad accumulare energia nel suo campo magnetico. Poi, quando il mosfet è off, l'energia viene trasferita ai secondari, ma se il corto è ancora presente, tutta la corrente viene subito “ciucciata via” e la tensione sugli avvolgimenti resta a 0V. L'optoisolatore “prende” l'informazione e la trasferisce nuovamente al controllore.
Questa sequenza dura al massimo 30ms che è il tempo “di sopravvivenza” del controllore, che avevamo già calcolato.
Scrivo tutto il ragionamento, non per spiegarlo a qualcuno, ma sempre per vedere se ho capito bene.
IsidoroKZ ha scritto:...la sua tensione arriva a 10V e il controllore si spegne. Da questo punto il consumo del controllore di riduce a 0.5mA circa e la resistenza R15 ricarica C5, che quando arriva a 16V fa ripartire il circuito

Un dubbio: hai detto che il controllore fa partire il circuito a 16V e si spegne a 10V. Ma quindi, tra 10V e 16V, il controllore è acceso, ma non funziona? Devo considerare 10V come tensione minima di vita e 16V come tensione di corretto funzionamento? E' per questo che dici che il circuito riparte a 16V e non a 10V?
IsidoroKZ ha scritto:Con l'uscita a 0V il led e` spento, il fototransistor non conduce e questa informazione DEVE significare per il controllore "aiuto aiuto, la tensione di uscita e` bassa, vai a tutta potenza!"
Riesci a immaginare perche' la codifica deve proprio essere fatta cosi`?

Qua, scusa, ma non ho capito la domanda. Mi stai chiedendo perché con l'uscita a 0V e il fototransistor che non conduce, il controllore capisce che serve più potenza?

Per quanto riguarda quell'errore di calcolo, ho sicuramente fatto casino cercando di risolverla in 3 passaggi come mi avevi detto, perché non ci sono abituato. Solo che, non trovandomi di fronte a questi ordini di grandezza dai tempi della scuola, ho fatto confusione con gli esponenti negativi e con i micro, i milli ecc. Ti dico la verità, avevo iniziato con \frac{29}{11} che mi dava effettivamente 2,636, quindi ho arrotondato a 2,64. Poi ho fatto casino con gli esponenti....ed ecco il 264 da dove arriva.
Chiedo venia....risparmiati le testate dai...faccio io. ||O ||O
Sono contento che almeno il ragionamento teorico fosse comunque giusto.

Per quanto riguarda il calcolo dell'induttanza...mi fermava l'equazione a due incognite e quando ho visto la risoluzione, mi hai sbloccato un ricordo scolastico finito in un angolo recondito della mia testa. Se mi fosse venuto in mente, l'avrei sicuramente risolta. Mi sono dispiaciuto di più per questo che non per l'errore di calcolo....peccato. Potevo arrivarci. #-o

Passando alla formattazione LaTex, mettevo gli spazi per via dell'articolo che mi avevi consigliato. Però se nel forum è meglio compattare, faccio come fai tu e li uso solo in determinati casi.

Ad ogni modo, grazie ancora.
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