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Trova le differenze

Pubblicato da Fabio il 09/07/2011 alle 14:24 in "Elettronica".
No, non sono in vena di giochini da Settimana enigmistica, solo che ultimamente mi si sono guastate due lampade a risparmio energetico, anche chiamate CFL e per la mia nota curiosità ho voluto vedere cosa ci fosse dentro.

Trova le differenze!
Trova le differenze!

A sinistra il circuito di pilotaggio di una lampada Beghelli, mentre a destra quello di una Leuci. Notate niente di strano?
A parte qualche componente sembrano identici!

Analizzando troviamo: condensatori dello stesso tipo, trasformatore molto simili (quello Leuci ha una ferrite leggermente più grande), ponte realizzato con 1n4007, una bobina, transistor MJE13003 e un toroide con gli avvolgimenti realizzati con la stessa colorazione e tipologia dei fili.
Le uniche differenze sono lo sbroglio della scheda ed una lampadina sul circuito del Beghelli con funzioni di scaricatore di sovratensioni.

Questi circuiti vengono definiti impropriamente inverter anche se in realtà sono degli Oscillatori di Royer. La loro principale caratteristica è di essere molto semplici e quindi molto economici.

PS: In fase di accensione della lampada questi oscillatori possono generare oltre 700V, quindi le lampade guaste buttatele presso le apposite "rifuterie" comunali, che è meglio...
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MPLAB per linux presto realtà?

Pubblicato da Fabio il 11/05/2011 alle 21:20 in "Elettronica".
Il grande problema dei sistemi GNU/linux è la scarsa disponibilità di software per applicazioni tecniche. In genere ci si deve accontentare di software open source con funzioni limitate, oppure di far girare, in emulazione con Wine, i programmi pensati per windows, nel mio caso MicroCap, LT Switcher CAD e simili.

A quanto pare Microchip ha voluto farci un regalo e quindi la prossima release del suo ambiente di sviluppo su microcontrollori, MPLAB X, sarà multipiattaforma e basato sul framework Netbeans (ex-SUN se non sbaglio).

MPLAB X
MPLAB-X
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Pilotaggio MOSFET high side con bootstrap

Pubblicato da Fabio il 20/02/2011 alle 17:45 in "Elettronica".
Nei ritagli di tempo sto portando avanti un piccolo progetto ed in questi giorni mi sono trovato di fronte al problema del pilotaggio del MOSFET high side.
Il MOSFET in elettronica è usato quasi esclusivamente come interruttore. Un MOSFET in funzionamento a commutazione richiede, per passare allo stato ON, una tensione tra gate e source tale che: VGS > VTH, in pratica almeno 10V.

Quando il carico è collegato al drain e il source del MOSFET è collegato a massa non ci sono problemi, è sufficiente applicare il segnale di pilotaggio sul gate e tutto funziona.
Se invece il carico è collegato tra source e massa (high side), applicando il segnale di pilotaggio, il MOSFET non sarà in grado di andare completamente in conduzione perché il source non è allo stesso potenziale della massa, ma segue la tensione sul carico.

Per portare sicuramente in conduzione il MOSFET high side è necessario applicare sul gate una tensione di 10V (o più) superiore a quella presente sul source.
In soldoni, in un sistema alimentato a 48V, potrei trovarmi a dover applicare al transistor un segnale di pilotaggio di 60V tra massa e gate o per essere pignoli il gate driver dovrebbe essere isolato da massa e riferito al source (cosa tutt'altro che semplice senza trasformatori).

La soluzione più comune e che non richiede alimentazioni ausiliarie è quella di usare un circuito di bootstrap a condensatore, quella in figura è una delle configurazioni possibili:

Pilotaggio bootstrap di un MOSFET high side
Pilotaggio bootstrap di un MOSFET high side

Quando il mosfet di controllo (M2) è ON: il transistor M1 è interdetto, mentre il condensatore Cboot si carica attraverso D2 alla tensione Vcc che è quella che alimenta i circuiti di pilotaggio e che scegliamo essere di 15V.
Quando M2 è OFF: il transistor Q1 passa in conduzione e sul gate di M1 risulta applicata una tensione pari a quella di Cboot sommata alla tensione a cui si trova il source, ottenendo in questo modo l'accensione del MOSFET. Di seguito l'andamento dei segnali di pilotaggio.

Risultati simulazione
Risultati simulazione

Questa configurazione inizia a mostrare i propri limiti per duty-cycle molto vicini al 100%, perché il condensatore di bootstrap non ha il tempo sufficiente a caricarsi.
Questa tecnica è utilizzata in svariati circuiti integrati, dai regolatori switching monolitici, ai ponti per il pilotaggio dei motori DC o passo-passo.
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Artigianato termoionico

Pubblicato da Fabio il 30/01/2011 alle 14:29 in "Elettronica".
Dal primo transistor ad oggi sono passati circa 60 anni, prima di questi componenti l'unico componente attivo esistente era la valvola termoionica, detta anche tubo termoionico.

Le valvole sono dei tubi di vetro sotto vuoto con all'interno un filamento in grado di emettere elettroni (catodo) ed un secondo elettrodo (anodo) che ha il compito di raccoglierli. Interponendo fra catodo e anodo una griglia metallica era possibile modulare il flusso di elettroni e quindi la corrente nel dispositivo.
Applicando una tensione in griglia si otteneva un corrispondente segnale in uscita, però notevolmente amplificato.

Per la presenza di questi tre elementi la valvola è definita tecnicamente triodo. Aggiungendo una seconda griglia si ha un tetrodo e aggiungendone una terza (ovviamente) un pentodo.

Al giorno d'oggi siamo abituati ai microcircuiti, al montaggio superficiale, ai 32 nm, a fabbriche come questa che sfornano le memorie per le nostre fotocamere.

E' curioso vedere come invece la realizzazione di una valvola sia più simile all'artigianato, come mostrato in questo video: parte 1, parte 2.

PS: La scelta della musica di sottofondo è tremendamente azzeccata.
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Yamaha AX-492: stadio di potenza

Pubblicato da Fabio il 10/10/2010 alle 11:33 in "Elettronica".
L'AX-492 è un amplificatore integrato da 85W su 8 ohm prodotto dalla casa dei tre diapason sul finire degli anni '90.
Questo apparecchio fa parte da oltre 10 anni della mia catena HiFi e solo da poco sono entrato in possesso del manuale di servizio.

Sul manuale di servizio sono ovviamente presenti tutti gli schemi elettrici dell'apparecchio e le indicazioni di taratura, essendo ormai fuori produzione da svariati anni riporto di seguito lo schema di principio della sezione di potenza, sicuramente la parte più importante ed interessante da analizzare di un amplificatore audio.

Yamaha AX492 - Power Stage
Yamaha AX492 - Power Stage

L'impostazione è quella classica di un amplificatore a transistor, con qualche variazione.
Lo stadio d'ingresso è un differenziale di PNP (Q103-Q105) caricato con uno specchio di corrente (Q107-Q109), la particolarità è che è sprovvisto di generatore di corrente costante, ma usa una resistenza collegata ad un regolatore a zener.

Segue lo stadio di guadagno in tensione realizzato con un darlington composto da Q113 e Q115, alimentato con un generatore di corrente costante (Q111).
Fra il collettore di Q115 e Q111 è presente il transistor Q117 che nella scheda è posizionato a contatto con il dissipatore e svolge la funzione di compensazione termica (è un classico moltiplicatore di Vbe).

In cascata troviamo lo stadio driver complementare che ha il compito di pilotare i finali con un'adeguata corrente.
Lo stadio finale è il classico push-pull con una singola coppia complementare composta da 2SA1492 e 2SC3856, dei transistor BJT della Sanken da 180V e 15A, con la notevole frequenza di transizione di 20MHz (venti!!!).
I transistor finali sono degli ottimi componenti in grado di mantenere il guadagno in corrente pressoché stabile fino a quasi 5A.

I due transistor Q127 e Q129 implementano la protezione dell'amplificatore: misurano la caduta di tensione sulla degenerazione di emettitore del finale ed agisono sul relè di protezione, quindi nessuna deleteria (per il suono) protezione fold-back connessa sul pilotaggio dei finali.

Nel suo complesso lo stadio dovrebbe avere un guadagno di circa 47 volte e una banda passante di oltre 200kHz, ma prendete questi dati come semplici ipotesi, sarebbe necessario come minimo una simulazione su Spice per averne un'idea più precisa.

In conclusione i tecnici Yamaha hanno sviluppato uno stadio amplificatore semplice, con componentistica di pregio e che ha tutte le carte in regola per non sfigurare in un impianto HiFi.

Aggiornamento: Ridisegnato lo schema elettrico per renderlo meglio leggibile.
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