Effelog

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.


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.

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).

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: V_GS > V_TH, 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:


Quando il mosfet di controllo (M2) è ON: il transistor M1 è interdetto, mentre il condensatore C_boot 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 C_boot 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.


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.