Per uno stadio di potenza, meglio saturazione o la classe A?

[SoldatoSemplice]

Volevo sapere cosa è meglio secondo voi per realizzare uno stadio di potenza per un motore passo passo, visto che mi trovo in condizioni di doverne fare uno nuovo, recentemente ne avevo fatto uno, in classe A con quattro transistor tutti polarizzati in regione attiva diretta, solo che aveva come inconveniente che le resistenze di collettore erano enormi e sia resistenze che BJT stessi scaldavano parecchio, è questo in foto:


Ora sono indeciso se costruirne uno nuovo sempre in classe A oppure passare ai transistor in saturazione come lo schema allegato, in quest'ultimo caso vi chiedo mi lascia un pò perplesso il fatto di collegare la fase del motore direttamente al collettore del transistor con solo il semplice diodo fast di mezzo, quindi la domanda si riduce a: che problemi potrei avere se elimino la resistenza di collettore collegando direttamente la fase del motore al collettore?

Ho consultato questo testo e al capitolo 7 è descritta dettagliatamente la procedura per inserire un adattamento di impedenza usando un filtro a T asimmetrico, sono fortemente tentato di inserire questo filtro ma per farlo dovrei conoscere l'induttanza delle fasi del mio motore che è questo, e quindi senza la posso approssimare ad una decina di mH come quella di un motore simile che ho?

Chiedo scusa per il terzo grado e ringrazio per eventuali risposte...

[Pedro]

e perchè un classe A per degli stepper che per loro natura non sono lineari ma discreti? Per regolare la corrente? ma si adottano altri metodi per farlo alimentandoli in chopper

[marcosin]

In classe A non ha senso, lo devi far lavorare in saturazione, anzi è bene usare un componente che sia anche veloce ed è bene pilotralo in maniera decisa con fronti più squadrati possibile, propio per fare in modo che la transizione in zona lineare (che è purtroppo riducibile ma non eliminabile) duri il meno possibile.
Ti consiglio di sostituire il transistor con un mosfet a canale n e pilotarlo sul gate tramite una resistenza da 100ohm con circa 8-9V (dato indicativo da verificare sui datasheet del mosfet).

[SoldatoSemplice]

Perfetto, speravo in una risposta del genere, sono perfettamente d'accordo a passare alla saturazione, a questo punto però collegare la fase del motore direttamente alla sorgente di alimentazione sarebbe come collegare un carico induttivo alla sorgente, quindi supponendo un pilotaggio abbastanza lento (a proposito qual'è la frequenza media con cui vengono generati gli step in un programma di CAM? Mi pareva di aver letto un centinaio di Khz, può essere?) come dicevo, se gli impulsi sono abbastanza lenti non è come se fosse un corto circuito abbastanza letale per lo stadio di potenza (una volta estinto il transitorio di carica dell'induttanza)?

Pensate che questo benedetto filtro a T può essere utile in qualche modo?

Mi spiegate grossolanamente come funziona questo chopper? E' una specie di PWM?

Grazie di nuovo

[SoldatoSemplice]

Ti consiglio di sostituire il transistor con un mosfet a canale n e pilotarlo sul gate tramite una resistenza da 100ohm con circa 8-9V (dato indicativo da verificare sui datasheet del mosfet).

Parli della tensione gate source di accensione? Mi dispiace ma i mosfet non me li ricordo più molto bene sono abituato ad usare molto di più i transistors, ad esempio come si fà  a far lavorare un mosfet in saturazione?

Ciao

[marcosin]

Sostituisci al tuo transistor npn un mosfet a canale n, ad esempio un irf540, con i pin assegnati rispetto al transistro in questo modo:
G=B
D=C
S=E
Il mosfet si pilota in tensione tra G ed S, se guardi id datasheet vedrai che con una tensione di 7-8V già  il mosfet lavora in saturazione a la sua RDSon è molto bassa anche con correnti elevate.
Non pilotarlo con tensioni sopra i 12V in quanto interviene la protezione del gate interna fatta con due zener che ti porterebbe solo spreco di corrente di pilotagio e surriscaldamento del mosfet stesso.
Ricorda che il mosfet sul gate non ha bisogno di grosse correnti però ha una discreta capacità  che potrebbe romperti le balle ad alte frequenze, quindi il circuito che lo pilota deve essere a bassa impedenza, possono andare bene 2-3 porte cmos in parallelo oppure un transistor npn configurato ad emettitore comune e con una resistenza verso il positivo da 1k.

[SoldatoSemplice]

....quindi il circuito che lo pilota deve essere a bassa impedenza...

Hai appena detto che sul gate non sono necessarie forti correnti, ma discrete tensioni, dunque il circuito che pilota il mosfet dovrebbe essere ad alta impedenza, no?

possono andare bene 2-3 porte cmos in parallelo oppure un transistor npn configurato ad emettitore comune.....

Fino a qui siamo d'accordo, meglio un semplice transistor che due porte si risparmia un integrato.

resistenza verso il positivo da 1k.

Qui parli della resistenza di base per far entrare il bjt in saturazione, ma a questo punto non sei d'accordo con me che sarebbe più semplice usare semplicemente un transistor più grosso e mandarlo lo stesso in saturazione?

Ciao e grazie di nuovo.

[Pedro]

i circuiti chopper regolano la corrente in un carico induttivo facendo passare corrente ed interrompendola e leggendo la corrente su una resistenza di carico ma questa volta bassa in modo che non dissipi eccessivamente temperatura.

L'impedenza di un circuito che pilota un Mos non deve essere alta (attenzione, alta o bassa è veramente relativo come immaginabile....si parla sempre di kilo ohm) altrimenti la capacità  di ingresso del medeisimo (alta rispetto alla sua impedenza di ingressso) si troverebbe ad avere "intorno " a se tutte impedenze alte tagliando la banda passante, anzi se troppo alte potrebbe non andare mai in off.


Per fare tutto ciò, comunque, esistono tantissimi circuiti integrati che hanno dentro di loro sia i ponti ad H che i circuiti chopper per la regolazione della corrente. Prova a cercare in rete i datasheet della coppia L297 L298 ad esempio, vanno benissimo per motori di piccola potenza

[SoldatoSemplice]

L'impedenza di un circuito che pilota un Mos non deve essere alta (attenzione, alta o bassa è veramente relativo come immaginabile....si parla sempre di kilo ohm) altrimenti la capacità  di ingresso del medeisimo (alta rispetto alla sua impedenza di ingressso) si troverebbe ad avere "intorno " a se tutte impedenze alte tagliando la banda passante, anzi se troppo alte potrebbe non andare mai in off.

L'impedenza è definita come il rapporto tra il fasore della tensione diviso quello della corrente, dunque se il mio mosfet assorbe corrente (di gate) praticamente trascurabile, mentre tensione a livelli di CMOS sui 9 volt, allora l'impedenza equivalente è decisamente alta, almeno rispetto alla corrente di drain che può tollerare.
Probabilmente un motore è un sistema a bassa impedenza perchè tende ad assorbire parecchia corrente, e soprattutto tende ad assorbire una corrente che è (per alcuni motori) in anticipo sulla tensione e dunque qui l'impedenza è bassa.... .

Per fare tutto ciò, comunque, esistono tantissimi circuiti integrati che hanno dentro di loro sia i ponti ad H che i circuiti chopper per la regolazione della corrente. Prova a cercare in rete i datasheet della coppia L297 L298 ad esempio, vanno benissimo per motori di piccola potenza

Qui sono d'accordo sull'aspetto tecnico, però io l'L297 lo pago 11 euro e l'L298 sui cinque, mentre quattro transistor di potenza non arrivo a pagarli quattro euro, non voglio sembrare venale, ma per tre stadi di potenza, a colpi di L297 dovrei spendere 48 euro (11+11+11+5+5+5 euro), mentre con i transistor me la cavo con meno di 12, a queste cose ci devo pensare.

[Pedro]

si, ti ringrazio ma so come si calcolano le impedenze e siamo d'accordo che l'assorbimento di corrente all'ingresso di un MOS è bassa, appunto per questo non scarica la sua capacità  proprio per quanto questa resistenza è alta....


Il discorso, mio e di marcosin, era sull'adattamento di queste su un ingresso di un MOS. Come dici tu la resistenza di ingresso di un MOS è alta, si legge anche sui datasheet dopotutto, e siccome per sua caratteristica costruttiva ha una capacità  alta, tutto è relativo, rispetto a questa resistenza, se lo stadio che lo pilota ha una resistenza a sua volta alta allora la banda passante si restringe troppo. E poi un alimentatore ideale di tensione non ha resistenza di uscita zero, o almeno molto bassa rispetto al suo carico? comunque erano solo riflessioni, nulla di più


Si, usare gli integrati ha il suo perchè rispetto ai componenti discreti....a cui poi serve collegare il circuito di regolazione corrente, il contatore per farli funzionare in sequenza...ma anche queste sono riflessioni, tutto si può fare....magari non in classe A che non conviene, magari con ponti ad H se si vogliono usare i motori in modalità  bipolare.....dipende

[marcosin]

Io ti ho suggerito i mosfet perchè parlavi di uno stadio a componenti "sfusi", ma è logico che se non hai esigenze particolari poi usare ponti già  integrati.
Il top sono gli LMD18245 e 18200 poi c'è i 6203, l298 etc..
Gli LMD arrivano a 55V 3A e io li uso su driver microstep, sono una bomba.
Lascia perdere i complessi calcoli teorici, usa google che è più utile in molti casi...

Ciao