I transistors, come funzionano

beh a questo si può ovviare, almeno entro certi limiti, usando driver adeguati per pilotare il gate, visto che la lentezza dei mos è legata alla capacità fra gate e source. Se il circuito che pilota il mos non è in grado di assicurare un'elevata corrente di picco/bassa impedenza effettivamente sorgono non pochi problemi durante la commutazione, perchè i fronti del segnale si arrotondano, il mos lavora anche in zona attiva e dissipa di più e rischia di inc.......si.
Proprio in questi giorni sto aggiornando un driver per attuatori induttivi (praticamente un ssr che genera prima un picco a 60V poi si stabilizza a 24V) che, applicando un carico particolarmente sostanzioso (circa 10ohm), accusa il colpo (si surriscalda il mos finale anche se ne ho scelto uno con una Rds di 100mohm, quindi bassa). Essendo questo mos privo di aletta di raffreddamento (in origine il driver non doveva lavorare in condizioni così gravose, ma l'appetito vien mangiando, quindi.......) per motivi di spazio ho qualche problema per garantirne l'incolumità. Ora ho studiato un sistema per riuscirlo comunque a dotare di dissipatore e sembra che sia la strada buona, tant'è che la temperatura, dalle prime prove, è calata di circa 80°C rispetto al funzionamento senza aletta (dopo tutto il poveretto ha un contenitore TO220 con una resistenza termica con l'ambiente di 62°C/W, quindi è normale che si surriscaldi se non opporunamente dissipato).

Nelle nostre disquisizioni non abbiamo citato la grossa differenza che c'è fra mos e bjt per quello che riguarda la caduta di tensione ai capi al variare della temperatura di lavoro: nel mos aumenta con l'aumentare della temperatura, nel bjt diminuisce. Questo, nella mia applicazione, portava il mos a dissipare inizialmente un potenza istantanea di circa 6Ax6Ax0,1ohm=3,6W (IxIxR), ma poi, all'aumentare della sua temperatura, la potenza dissipata dal mos tendeva ad aumentare perchè, pur essendo vero che con l'aumento della resistenza cala la corrente, si aveva comunque che la diminuizione di quest'ultima non poteva compensare l'aumento di resistenza.

Scusami ma non ho capito di cosa si tratta.
Hai forse un ingresso a 220Vac e vuoi ottenere una corrente costante a 50Hz?
Io, su potenze così, non ho mai lavorato (mi sono fermato un po' di anni fa a un alimentatore switching da 10-15A), quindi dubito di potervi aiutare, ma magari qualche idea buona può venire pure a me.

Non è detto che sia la cosa giusta, perchè a 200KHz il laminato di rame e in genere qualsiasi conduttore, sono soggetti all'effetto pelle, che li porta a condurre quasi esclusivamente sulla superficie, riducendo enormemente la sezione.
Non per niente i trasformatori per alimentatori switching sono avvolti con filo Litz, composto da parecchi fili smaltati sottilissimi che corrono paralleli.
Anni fa fui costretto (non avrei altra definizione da dare) a progettare e realizzare un circuito per il controllo di tapparelle motorizzare da inserire dentro un telaio tipo 503 da incasso per la serie Vimar. Il circuito doveva memorizzare la pressione dei pulsanti alto-basso facendo ruotare il motore fino a quando non si aveva una sovracorrente, che significava il raggiungimento del fine corsa.
Il motore, che inizialmente doveva essere a 12V con 1A di assorbimento, venne in seguito sostituito con un modello a 24V. Quando chiesi le caratteristiche del nuovo motore mi fu risposto che erano uguali all'altro ad eccezione della tensione d'alimentazione, infatti il motore era da 24V 1A di assorbimento. Alla faccia dell'uguale all'atro: questo assorbiva 24W, l'altro 12W.
Realizzare uno switching da 24W in uno spazio così piccolo non fu facile, anche perchè la corrente massima doveva essere di 2-3A, altrimenti non sarebbe stato possibile rilevare la sovracorrente del fine corsa.
Dopo 2-3 settimane ci riuscii, anche grazie ad un software che mi fornì un ingegnere che permetteva di calcolare il numero di spire e lo spessore del traferro del trasformatore (parametro molto importante per evitare saturazioni del nucleo).
Avvolgendo il trasformatore mi resi conto che usare per il secondario un filo singolo equivaleva ad avere un rendimento scarsissimo e una corrente di uscita inesistente.
Usando un parallelo di fino a 3 conduttori di sezione inferiore le cose miglioravano, oltre 3 non si avevano ulteriori apprezzabili miglioramenti (magari perchè aumentavano i flussi dispersi), ma se al posto del rame smaltato si usavano dei fili da wrappatura ricoperti in plastica, grazie alla loro superficie argentata, i miglioramenti c'erano decisamente.
Tutta questa storia per dire che il trasformatore è l'elemento centrale dell'alimentatore, anche se sono molto importanti un po' tutti gli elementi, soprattutto quelli legati alla parte a bassa tensione, dove sono richiesti componenti veloci, sia come diodi, sia come condensatori elettrolitici.


Nelle mie esperienze ho notato che è spesso più conveniente usare più condensatori in parallelo di bassa capacità, piuttosto che uno unico di capacità equivalente, perchè si riducono le perdite date dall'ESR del condensatore stesso.
Altro aspetto vantaggioso è quello di usare elettrolitici di tensione decisamente superiore a quella richiesta, infatti, a parità di capacità, hanno spesso un ESR più basso.
Nessuno di questi accorgimenti è quello che ti sconvolge il rendimento dell'alimentatore, ma messi insieme la differenza si nota e molto.


Onde evitare di sventrare anche il primario del trasformatore (che probabilmente è realizzato con filo Litz praticamente introvabile ed ha quindi un rendimento buono) ti consiglio di usare lo stesso tipo di circuito usato nell'alimentatore originale (se usa un solo MOS eviterei configurazioni a semiponte che richiederebbero un primario a presa centrale).


Hai lo schema usato? Così magari potrei suggerirti qualche modifica per fare in modo di riuscire a fare saltare tutto almeno quando il trasformatore è già stato modificato anzichè subito. Sinceramente ritengo che il tasso di riuscita di uno switching con quelle caratteristiche sia decisamente basso (le stesse case costruttrici di alimentatori hanno un aumento esponenziale dei prezzi passando dalla fascia di alimentatori da 1-5A a quella 10-20 e più A, segno che le difficoltà costruttive aumentano decisamente) , quindi o la si prende come sfida personale, oppure.......

Ne so qualcosa. Nel famoso alimentatore per la serie VIMAR, per motivi di ingombro, erano stati usati molti componenti smd. Dopo un po' di prove mi sono accorto che i resistori smd hanno la pessima abitudine, in caso di sovracorrente, di evaporare senza farlo intravvedere, interrompendosi. Quindi mi capitava di notare il guasto al MOS e al relativo integrato, li sostituivo e......pzzot saltavano ancora per quei resistori di m....
Da quando accendevi a quando succedeva il fattaccio passavano dai 3 ai 5 nsec, che non erano propriamente abbondanti per cercare di misurare per capire cosa stesse succedendo ( magari con un po' di allenamento.....).


Infatti stavo per suggerirtelo: alimentatori da 10-15 A partendo da 40V in ingresso sono abbastanza affrontabili. Ritengo che portarli a 20-30A sia ancora un traguardo sufficientemente vicino. Certo, le correnti in gioco sono elevate, ma se la tensione da generare per fornire la corrente richiesta è bassa si ha anche il vantaggio di un duty-cycle ridotto, con "bassa" dissipazione dei transistor finali.


o forse stiamo caldi, caldissimi, sovradissipati.

Sempre meno degli "1,21 Gigowatt" di ritorno al futuro. Se non altro puoi evitare di collegare i cavi all'orologio del municipio.