Giratore - Blog di tiziao

Giratore Light

13/12/2024 tiziao Designer

La tecnologia dei tubi termoionici è ingombrante, nonostante questo, ci sono richieste di elettroniche compatte.

Questo è vero per i preamplificatori e amplificatori per cuffie che possono essere inseriti in contenitori 1U (40 mm di altezza).

In questa ottica abbiamo realizzato alimentatori alta tensione, per i filamenti e giratori compatti:

si possono montare in verticale nei contenitori 1U.

Giratore compatto per pre e piccoli amplificatori

Giratore Light

Si tratta di una schedina in tecnologia smd che viene impiegata per filtrare, alimentare, stabilizzare la tensione dei tubi.

Questa scheda è rimasta a lungo confinata nei nostri laboratori, viste le richieste la presentiamo.

Cosa potrà mai servire una simile scheda in smd… è piccola la si può mettere in spazi ristretti:

per filtrare alimentazioni rumorose
per stabilizzare tensioni anodiche in apparecchiature valvolari antiche
per sistemare le immonde realizzazioni valvolari degli amici

Solitamente la si usa nei preamplificatori o negli amplificatori per cuffia dove gli spazi sono ristretti.

Sotto possiamo vedere lo schema generale, con poche modifiche possiamo ottenere:

giratore
stabilizzatore di tensione con feedback
moltiplicatore capacitivo

Giratore Light schema elettrico generale

J1 serve a collegare la scheda al PCB primcipale

Pin 1 ingresso alta tensione
Pin 2 ingresso zener o condensatore
Pin3 massa generale
Pin4 uscita

Uso come stabilizzatore a striscia di zener o moltiplicatore capacitivo

J3 è il connettore femmina che permette di collegarsi alla scheda principale.

Il pin 2 permette di colegare:

zener nel caso di stabilizzatore con striscia
condensatore esterno per uso come moltiplicatore capacitivo

R5 fissa la corrente negli zener, volendo possiamo usare una resistenza esterna.

C4-R3-R15 permettono di filtrare il rumore bianco prodotto dagli zener.

In questo caso J2 va chiuso fra 2 e 3.

J1 chiuso fra 2 e 3.

J4 chiuso.

La scheda PAF007 prevede un connettore per il montaggio del Giratore Light

Uso come giratore

J2 chiuso fra 1 e 2.

J1 chiuso fra 2 e 3.

J4 aperto

R1-R3-R4-C2 montati sul circuito, con questi valori abbiamo circa 50H di induttanza.

Stabilizzatore con feedback

J2 chiuso fra 1 e 2.

J1 chiuso fra 2 e 3.

J4 chiuso

R4-C2 non montati.

Naturalmente i componenti verso l’ uscita vanno montati.

Il trimmer R9 permette di regolare la tensione di uscita.

Conclusione

Abbiamo presentato una scheda compatta e flessibile, vediamo di fare il video.

Dove procurarsi i PCB?

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

Designer Alim. HT Lin. Giratore

27/04/2022 tiziao Designer

Con un mosfet e una manciata di componenti possiamo avere un induttanza di alto valore.

Il giratore viene spesso usato per filtrare alimentazioni ad alta tensione negli apparecchi a tubi.

Comodo per upgrade e modding di apparecchiature esistenti.

Impiegato anche in apparecchiature commerciali di fascia alta per filtrare le alimentazioni.

Schema elettrico e PCB

Questa scheda è in uso nei nostri laboratori da anni, e non è mai presentata.

Da questo PCB sono poi derivate decine di versioni e varianti di alimentatori per tubi termoionici.

Sopra abbiamo lo schema dove si vedono i pochi componenti che servono per realizzare il giratore.

Quelli segnati come NF non vanno montati.

Il mosfet Q1 è il componente principale per gestire la potenza.

La rete R2-R3-C2-R1 realizza la funzione di giratore dove C2 è l’ elemento reattivo.

R10-D1 servono a proteggere il gate da tensioni pericolose.

D5-D6 sono diodi di protezione del mosfet.

Il condensatore poliestere C3 da 100 n, migliora l’ andamento dell’ impedenza nella parte alta dello spettro audio e a cortocircuitare a massa le componenti RF.

Alim HT Lin Giratore disposizione componenti

La disposizione componenti, vanno montati solo i componenti in verde.

Visto che nel giratore viene impiegato un solo polo in entrata e uno in uscita, va collegata anche la massa.

Si può rinunciare alle morsettiere e saldare direttamente i fili.

Nella foto sopra possiamo vedere il giratore assemblato, con I pochi componenti che servono.
Il dissipatore montato non è quello previsto, quindi è stato fatto qualche aggiustamento per fissarlo.

Il mosfet è stato isolato per non avere l’ alta tensione sul dissipatore.

Sul lato saldature, la vite di fissaggio viene abbastanza vicina alla pista; conviene isolarla una rondella di plastica.

In realtà lo stampato non era previsto per uso di una vite M3, ma per la saldatura dei perni del dissipatore .

L’ induttanza equivalente è data dalla:

L = R1 x R3 x C2

L = 330000 x 15 x 10 x 10^-6 = 50 H

La resistenza di uscita è data dalla:

Rout = R1 x (1 + R2 / R3)

Rout = 15 x (1 + 330000 / 330000) = 30 Ohm

Nel dimensionamento sopra si calcola il giratore per avere un induttanza di 50H e la sua resistenza serie è di 30 Ohm e simuliamo con LTspice.

Il circuito rappresenta una situazione abbastanza tipica di impiego dove:

R2 è la resistenza equivalente vista verso il raddrizzatore
C2 è la prima capacità di filtro dopo il raddrizzatore
I1 è un carico a corrente costante di 200 mA
C1 è la capacità di filtro di uscita
.

Simulando si vede che il picco di risonanza si mantiene attorno ai 5 Hz.

Dal diagramma possiamo vedere che I 100 Hz sono attenuati e le armoniche in pratica vengono bloccate.

Il circuito che sarà possibile scaricare prevede il possibile step dell’ induttanza e del condensatore di uscita.

Variando la capacità di C1 in pratica si ha un minimo cambio del picco di risonanza.
Un ottima strategia è evitare condensatori con capacità enormi per C1 e distribuire dei 22u nei punti dove l’ utilizzatore assorbe maggiore potenza.

Come ad esempio nelle vicinanze delle valvole finali. Il 22u 450V è un 15 x 25 p = 10 mm è piccolo permette di fare dei collegamenti corti e si inserisce facilmente in apparecchiature compatte.

GM70 LoSfizio impedenza alimentatore con giratore

Sopra vediamo un altra applicazione pratica si tratta dell’ alimentatore di un amplificatore GM70 che eroga circa 750V e una corrente di 0.1 A per canale.
Il filtraggio di ingresso C1-L1-C2 e di uscita L2-C3 sono stati ottimizzati al massimo.

Durante lo sviluppo ci si è chiesti perchè non usare un giratore per la seconda sezione?
Nello schema possiamo vedere che L3 50 H rappresenta l’ induttanza equivalente del giratore e C4 22 uF valore adatto per questo valore di L3.

GM70 LoSfizio impedenza alimentatore con giratore grafico

Sopra possiamo vedere le risposte in frequenza delle due sezioni a confronto:
V(a) filtraggio con componenti tradizionali che presenta una risonanza a 5 Hz ed è correttamente dimensionato
V(b) filtraggio con giratore presenta un picco maggiormente accentuato a 5 Hz, dopo un attenuazione maggiore di circa 8dB rispetto all’ altra soluzione.
Nelle simulazioni sono state inserite anche le resistenze serie.
In questa applicazione con il giratore abbiamo ottenuto una buona riduzione di spazio occupato e la capacità è diminuita di 1/4.
Visto che il circuito lavora a 750V meglio impiegare un mosfet da 1000V quale IRFPG40 in TO247.

Resta sottinteso che I condensatori dovranno essere della tensione adeguata.

Sopra il circuito del giratore, in pratica con la corrente di 0,1 A abbiamo una potenza dissipata di 0.92 W.

La caduta ai capi del mosfet è di circa 11 V e conoscendo la corrente richiesta in uscita possiamo facilmente calcolare la potenza dissipata e di conseguenza il dissipatore.

Articoli e video relativi al giratore

Come si diceva ad inizio articolo questa scheda ha dato inizio alla saga dei giratori.

Sotto link di una versione doppia

Dove procurarsi i kit e i PCB?

Per avere il PCB o il kit

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

Calcolo del dissipatore in un giratore

28/12/2019 tiziao Designer

In questo post assieme all’ amico Pier presentiamo un interessante kit in grado di sostituire le induttanze in lamierino chiamato giratore.

Spesso viene chiesto che corrente posso chiedere in uscita?

Vediamo di rispondere spiegando come si calcola la dissipazione e si dimensiona un dissipatore.

Questa è una trattazione di tipo generale che potete applicare anche alle vostre realizzazioni elettroniche.

Calcolo Dissipazione Giratore

Per il raffreddamento del mosfet è previsto l’ uso di un dissipatore Seifert KL105/29/sw da 19 °C/W.

Sapendo che per I dissipatori vale la formula:

Tj – Tamb = Pd · [Rt(j-c) + Rt(c-d) + Rt(d-a)]

Dove

Tj = 150 °C

Tamb = 60 °C

Rt(j-c) = 1 °C/W dai dati dell’ IFP840

Rt(c-d) = 0,61 °C/W da nel caso di un isolatore silpad.

Rt(d-a) = 19 °C/W

Quindi:

Pdmax = (150 – 60) / [1 + 0.61 + 19] = 4.4 W

Ipotizzando una tensioni ai capi del mosfet di 15 V, questa tensione garantisce di lavorare con un margine di ripple accettabile.

La corrente massima vale 4.4 / 15 = 0.3 A, questo è il limite superiore della corrente, con una temperatura di 60 °C all’ interno del contenitore.

Questa a 300/400V è una corrente da amplificatore di potenza.

Vediamo di usare un dissipatore con minore resistenza termica KL105/50/sw

da 15 °C/W

Ricalcoliamo il tutto:

Pdmax = (150 – 60) / [1 + 0.61 + 15] = 5.4 W

Ipotizzando una tensioni ai capi del mosfet di 15 V, questa tensione garantisce di lavorare con un margine di ripple accettabile.

La corrente massima vale 5.4 / 15 = 0.36 A che possiamo approssimare a 0.4A

Dove procurarsi il kit e i PCB?

Per avere il PCB o il kit

Il catalogo serve per una consultazione veloce dei kit disponibili.

Saluti Tiziao

Video Pier Aisa