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Carico elettronico attivo DC.

Progettazione collaborativa: dall'idea alla formazione del gruppo di lavoro per la realizzazione di un prodotto finito.

Moderatore: Foto Utentebrabus

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[11] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelucaking » 31 mag 2022, 8:31

Siccome in questa discussione, il buon Foto UtenteBrunoValente, che di solito la sa lunga, manifestava le sue perplessità riguardo l' uso di suddetto stadio, penso che comincerò provando (in maniera un po' piu scientifica di come ho fatto finora :D ) lo schema qui sotto e nel caso i transistor li aggiungerò piu tardi.

Cosi dovrei riuscire a regolare la corrente fino a circa 9 A, e se qualcosa va storto, il trasistor dovrebbe spegnere il mosfet se si superano i 65 A.
Sempre se c' ho capito qualcosa....
Le domande sul resistore di feedback per ora ve le risparmio.... :mrgreen:
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[12] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utenteelfo » 31 mag 2022, 10:11


Se non ci metti la R10k ti tolgo il saluto :mrgreen:
La R serve a definire - insieme a Cf - il polo per compensare il loop di regolazione.
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[13] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelucaking » 31 mag 2022, 13:44

Allora vuoi proprio che io faccia sfoggio di tutta la mia ignoranza.... :D
Premesso che mi ci sono voluti anni per capire come funziona il partitore resistivo utilizato per impostare il guadagno di un op-amp in configurazione invertente e non, la domanda ora sarebbe: come scelgo i valori del resistore e del condensatore "di feedback"?
Però ho paura a farla....
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[14] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utenteelfo » 31 mag 2022, 22:28

lucaking ha scritto:come scelgo i valori del resistore e del condensatore "di feedback"?

Good question!

Provero' a fare sfoggio di tutta la mia NON erudizione salendo sulle (s)palle di giganti :(

***** Guarda lo schema di Fig. 1a. La resistenza "R 10k" non c'e'

Guarda lo schema di Fig. 1b con la "R 10k" presente

Foto UtenteIsidoroKZ scrive in riferimento alle Fig. 1a e 1b

viewtopic.php?f=1&t=82146&start=10#p863828
La capacità di compensazione da 100pF compensa proprio poco perché forma un integratore con la R da 1 ohm, integratore con frequenza di crossover a 1.6GHz! Quando aumenti la capacità compensi meglio ma la capacità comincia a fare casino con l'impedenza di uscita dell'operazionale. Credo che la soluzione sia proprio quella che ha indicato nel messaggio [3].(R di Fig. 1b ndr)

Una capacità in parallelo alla resistenza di sense non mi pare possa andare bene perché introduce un polo al finito nell'anello di retroazione e uno zero all'infinito: prima un polo poi uno zero e la fase scende. Invece il condensatore come è messo adesso introduce prima uno zero poi un polo e quindi anticipa la fase e stabilizza, peccato che i valori di frequenza non vadano bene!

Il quote precedente ben sintetizza il contenuto di un buon libro di "Teoria dei Controlli" e oltre.

***** Foto Utentebrabus nel suo elaborato dell'esame per il Corso di Progettazione Analogica ha elaborato il PROGETTO DI UN CARICO ATTIVO AC CON STRUTTURA ANTISERIE.

Puoi scaricare il suo progetto dal link da questo post.

viewtopic.php?f=1&t=77598&start=30#p813018

La differenza principale tra il tuo progetto e quello di Alberto (brabus) e' nel fatto che il suo carico attivo e' "bidirezionale" - fatto che non inficia la ns analisi.

Nel capitolo 2 sezione 2.3 del PROGETTO c'e' l'Analisi dinamica dell'anello di corrente (pagg. 23 - 32 dell'elaborato) in cui vengono esposti i criteri di calcolo dei componenti di ns interesse (R e C).

***** Bob Pease riguardo la verifica del buon funzionamento di un loop di controllo ben dimensionato suggerisce di applicare il Principio di Pease.

Vedi immagine qui sotto.

***** Dopo aver scomodato tali giganti scendiamo a terra (terra) - cioe' al mio livello :(

1) posto che la resistenza "R10k" e' necessaria, vediamo qual e' il suo ordine di grandezza

2) vediamo come calcolare il valore di C

In questo circuito quello che "interessa" e' il prodotto RC - dato il numero "giusto" per RC esistono "infinite coppie" che soddisfano tale "numero".

Come si scelgono allora i valori "giusti" per R (R10k) e C?

1) Partiamo dalla resistenza

Il suo valore dovrebbe essere il piu' grosso possibile (per poter utilizzare capacita' di valore "ridotto" e quindi con caratteristiche di "qualita" e "precisione"- es film plastico e non elettrolitici)

Come si stima il valore max?

Partiamo da due parametri:

- la tensione di offset del Op-Amp utilizzato
- la corrente di polarizzazione (bias) degli ingressi dello stesso

Per l"LM358 abbiamo

Vos = 3 mV (max)
Ib = 50 nA (max T full_range)

Affinche' l'errore introdotto dalla resistenza R sia trascurabile rispetto a quello "intrinseco" dell'Op-Amp:

R << \frac {3mV} {50 nA} = 60 kohm

10 kohm e' una buona approx

2) Condensatore

Il valore del condensatore si calcola "banalmente" da

C = \frac {1}{2 \cdot \pi \cdot f \cdot R}

f e' la frequenza di taglio superiore (valore max) del circuito di Fig. 2 per cui l'intero circuito (Op-Amp + Mosfet) e' stabile (non oscilla).
(Questa spiegazione e' di quelle che ti buttano fuori all'esame (e ti danno 4-- all'interrogazione) :( )

Ma come si calcola f?

La risposta e' nella sintesi di IsidoroKZ e nel progetto di brabus.

Molto qualitativamente (e spannometricamente) si puo' dire che i parametri che determinanto il valore max di f sono (almeno):

- il GBW dell' Op-Amp
- le caratteristiche del mosfet

Il valore minimo di f puo' essere piccolo a piacere tenendo presente che piu piccolo e':

- la risposta del circuito e' piu' lenta
- il rumore del circuito e' minore

Con valori di f compresi tra f_max e f_min il circuito e' stabile ma con "riposta all'impulso" com maggior o minor overshoot (sovraelongazione).

Un valore tipico di f con i componenti utilizzati in Fig. 2 (Op-Amp e Mosfet) potrebbe essere 5 kHz da cui:

C= \frac {1} {2 \cdot \pi \cdot 5000 \cdot 10000}= 3.2 nF

Si puo' quindi provare ad utilizzare i valori

R= 10 k
c = 3.3 nF

e verificare che il circuito per tutti i valori di corrente e tensione in ingresso e' stabile e la risposta all'impulso (Principio di Pease) e' quella desiderata.

Pease's_Principle.jpg
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[15] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelucaking » 1 giu 2022, 6:56

Ecco, appunto..... #-o
Scherzia a parte, grazie della spiegazione e del materiale, ma ti dico gia che visto il mio livello, mi ci vorra tempo per cercare di fare miei i concetti esposti, comunque ci lavorerò su.

elfo ha scritto:***** Foto Utentebrabus nel suo elaborato dell'esame per il Corso di Progettazione Analogica ha elaborato il PROGETTO DI UN CARICO ATTIVO AC CON STRUTTURA ANTISERIE.

Puoi scaricare il suo progetto dal link da questo post.

viewtopic.php?f=1&t=77598&start=30#p813018
Grazie, lo conoscevo e ne ho fatto una delle mie bibbie sull' argomento, solo che come quelli che leggono la bibbia, mi ci vuole tempo per metabolizzarlo e ogni sera ne rileggo un pezzo cercando di capirlo e quindi studiandomi le parti che mi mancano (le famose solide basi.... :oops: ).


Purtroppo tra lavoro e famiglia il periodo è un po' quello che è, ed il tempo scarseggia, ma pian piano voglio approfondire l' argomento.
Perciò in fututro aspettatevi pure altri quesiti da pivello, che man mano rileggendo e studiando la montagna di materiale ora a mia disposizione, sicuramente si presenteranno.

Al momento posso solo rinnovarvi i mie ringraziamenti.
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[16] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentestefanopc » 1 giu 2022, 12:58

Se ho un attimo faccio qualche prova con un Irfp250.
Ciao
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[17] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelucaking » 27 giu 2022, 16:09

Non mi sono perso, solo che in questo periodo, il tempo per le mie passioni è quello che è....
Comunque, andando avanti nelle prove, ho notato che tutti i mosfet che ho in casa, hanno il case del TO-220 connesso al drain, e quindi montando il tutto nel case dell' alimentatore da PC, come sarebbe mia intenzione, mi troverei a portare il positivo dell' alimentatore o batteria sotto test a massa.
Considerato che molti alimentatori a massa hanno il negativo, non penso sia una bella idea, come si procede in questi casi?
Isolanti in mica o silicone con rondella?
Nel caso, cala molto l' accoppiamento termico tra case e dissipatore?
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[18] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto UtenteMax2433BO » 27 giu 2022, 17:39

Invece di isolare i mosfet potresti sollevare dalla massa il dissipatore dove li installi, utilizzando dei distanziali in plastica.

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[19] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 27 giu 2022, 17:42

Non ho seguito tutti i post, io partirei però dall'uso di un BJT, puoi avere fino a 300W su un singolo componente.

I mosfet, non sono adatti per dissipare, si lo fanno, ma con notevole difficoltà in più dei BJT, quindi anche se li monti su un grosso dissipatore, il mosfet non sarà in grado di dissipare quanto vuoi tu. Il MOSFET IRF540N lo danno per 130W.

link

saluti.
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[20] Re: Carico elettronico attivo DC.

Messaggioda Foto Utentelucaking » 27 giu 2022, 18:58

Max2433BO ha scritto:Invece di isolare i mosfet potresti sollevare dalla massa il dissipatore...
In realtà mi verrebbe comodo fissare il dissipatore al case metallico dell' alimentatore ATX :lol: .

lelerelele ha scritto:Non ho seguito tutti i post, io partirei però dall'uso di un BJT, puoi avere fino a 300W su un singolo componente.

I mosfet, non sono adatti per dissipare, si lo fanno, ma con notevole difficoltà in più dei BJT, quindi anche se li monti su un grosso dissipatore, il mosfet non sarà in grado di dissipare quanto vuoi tu. Il MOSFET IRF540N lo danno per 130W.
Eh, documentandomi ho visto, è che volevo farlo con cio che ho in casa, e BJT di potenza non ne ho, mentre qualche mosfet si.

L' idea come accennavo è quella di cercare di far funzionare il tutto con un MOSFET, e poi usarne due in parallelo, anche perché lo spazio nell' ATX comincia a scarseggiare e il dissipatore da PC che ho, ha comunque i suoi limiti.

Diciamo che con cio di cui dispongo, mi accontenterei di 100 o 200 W.
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