Ricappare

[zetapi]

correggimi pergo:
l'unità di misura dell'energia è il joule.
l'energia immagazzinata da un cap: E=1/2xCx(v)al quadrato.
questa formula è vincolata dalla frequenza di commutazione dei diodi?

[pergo]

no la frequenza determina solo la quantità di ripple, non l'energia.
L'energia dipende solo dalla tensione sul condensatore e la sua capacità.
Se vuoi sapere l'energia rilasciata (in fase di scarica) non usi la tensione assoluta, ma utilizzi la differenza di tensione (per esempio da vuoto a carico).
Se vuoi sapere la potenza rilasciata devi sapere l'energia (appena calcolata) e dividerla per il tempo della scarica.


Per esempio, un 1000uF a 50V ha immagazzinato complessivamente 1,25J.
Se su questo condensatore, c'è una caduta di tensione di 1,4V in 1ms, lui rilascia un'energia di 1/2 * C * (delta_V)^2 quindi 1mJ (0,001J), pari ad una potenza di 1W (cioè 0,001J/0,001s)
Ecco perchè il loro scopo, negli alimentatori switching, non è quello di essere una riserva di energia/potenza, ma solo filtraggio.


Negli alimentatori lineari (per amplificatori audio) è ben diverso, dove le capacità possono essere anche di 100000uF e le cadute di 5-10V.
Ne conseguono energie rilasciate superiori al Joule quindi potenze rilasciate, su 10ms ad esempio (100Hz) che possono sfiorare il centinaio di Watt.
E questo fa la differenza in mediobassa, ad esempio ***




*** se vi leggete gli articoli di Pass (dal suo sito) riguardanti le capacità che lui consiglia su alimentatori lineari, fanno paura se rapportate alle potenze in gioco nei suoi amplificatori.

[zetapi]

no la frequenza determina solo la quantità di ripple, non l'energia.
L'energia dipende solo dalla tensione sul condensatore e la sua capacità.
Se vuoi sapere l'energia rilasciata (in fase di scarica) non usi la tensione assoluta, ma utilizzi la differenza di tensione (per esempio da vuoto a carico).
Se vuoi sapere la potenza rilasciata devi sapere l'energia (appena calcolata) e dividerla per il tempo della scarica.


Per esempio, un 1000uF a 50V ha immagazzinato complessivamente 1,25J.
Se su questo condensatore, c'è una caduta di tensione di 1,4V in 1ms, lui rilascia un'energia di 1/2 * C * (delta_V)^2 quindi 1mJ (0,001J), pari ad una potenza di 1W (cioè 0,001J/0,001s)
Ecco perchè il loro scopo, negli alimentatori switching, non è quello di essere una riserva di energia/potenza, ma solo filtraggio.


Negli alimentatori lineari (per amplificatori audio) è ben diverso, dove le capacità possono essere anche di 100000uF e le cadute di 5-10V.
Ne conseguono energie rilasciate superiori al Joule quindi potenze rilasciate, su 10ms ad esempio (100Hz) che possono sfiorare il centinaio di Watt.
E questo fa la differenza in mediobassa, ad esempio ***




*** se vi leggete gli articoli di Pass (dal suo sito) riguardanti le capacità che lui consiglia su alimentatori lineari, fanno paura se rapportate alle potenze in gioco nei suoi amplificatori.

..si,ma il tempo di scarica è determinato dalla frequenza dell'oscillatore.
nel caso dei 50 hz di rete,i cap si caricano e si scaricano 100 volte al secondo.
in un alimentatore switching con una frequenza di oscillazione di 50khz,i cap lo fanno 100k volte al secondo.
l'energia che i cap trasferiscono non dovrebbe essere moltiplicata per la differenza di volte in cui la frequenza del switching è superiore alla frequenza di rete?(solo per fare un esempio).
se fosse così, la capacità di livellamento di un cap da 10.ooouf a 50hz potrebbe essere equivalente a quella di 100uf a 50khz.anche questo solo per esempio.

[pergo]

in realtà no.
La scarica/carica è un concetto transitorio, quindi ha un'inizio ed una fine in un arco di tempo ridotto rispetto al tempo del sistema.

Se tu prendi un'alimentatore e lo accendi, passato il transitorio di carica (da 0 volt fino alla tensione di regime) e vai a misurare la tensione sui condensatori, questa è una tensione pressochè costante.
Che tu la misuri con un tester o con un oscilloscopio, noterai che non c'è variazione apprezzabile.
Quindi non c'è alcuna carica e scarica a regime, indifferentemente che l'alimentatore venga alimentato da una tensione di rete a 50Hz, oppure sia switching.

Se ci fosse una carica/scarica tu leggeresti valori che oscillano continuamente, non un valore fisso.
Gli alimentatori sono fatti per uscire in DC, quindi è inevitabile che a regime la tensione sia costante.
A regime, idealmente, i condensatori sono 100% carichi, la tensione ai loro capi è costante, e l'energia che scambiano con il resto del circuito è ZERO (non essendoci alcuna variazione di tensione).
Il condensatore assorbe 0 ed eroga 0, che è appunto quel che fa un condensatore in regime DC.

Quando vai ad applicare un carico o, come nel caso musicale, un carico che varia casualmente nel tempo, tu vai a perturbare lo stato di riposo (regime) dell'alimentatore e rientri in uno stato transitorio.
La velocità con cui varia la tensione (al variare del carico) dipende dal carico stesso e dal dimensionamento dell'alimentatore.
Per esempio se applicassi un cortocircuito (caso estremo), l'alimentatore se ne frega se in ingresso ha 50Hz o 50kHz: lui eroga tutto e subito.

A livello puramente teorico, solo in fase di recupero centra la frequenza.
Se la frequenza in ingresso è minore dell'inverso della costante di tempo della cella in uscita, cioè la sua frequenza di taglio (che può essere una C, una LC, una CLC, ecc), allora il tempo di ricarica è vincolato dalla frequenza in ingresso.
Se accade il contrario, cioè la frequenza di taglio è minore della frequenza d'ingresso, il tempo di ricarica è dettato dalla costante di tempo della cella.

Dal punto di vista reale/pratico, la frequenza di taglio della cella d'uscita è sempre minore della frequenza d'ingresso. Perchè?
Semplice: noi vogliamo filtrare la frequenza d'ingresso quindi dobbiamo tagliare prima con un passa-basso.
Altrimenti ce la ritroveremmo in uscita rendendo inutile il concetto di alimentatore con uscita DC.

[zetapi]

quello che dici è giusto.
in particolare mi interessa capire come si comporta in condizioni diverse.
se viene applicato, come carico ,un ampli in classe A,AB,B, oppure D,come dovrà essere dimensionato il filtraggio?
quale sarà il tipo di filtro più efficace in funzione del tipo di carico applicato, (induttivo,capacitivo,ecc)?
un regolatore tipo lm3x7 è sufficientemente veloce per filtrare gli scarti di ripple ancora presenti?
tutte queste domande sono riferite all'alimentazione switching.

[pergo]

cerco di scriverti delle regole generali ma poi è il progettista che decide nel dettaglio cosa è meglio per lui (o per il suo progetto).

Nei classe A (quelli che lo sono per davvero), come è risaputo l'assorbimento dalle linee d'alimentazione è costante e quindi assente da dinamica. Detto terra-terra, l'alimentatore vede un carico quasi costante.
Questa particolarità rende inutile, ad esempio, l'uso di alimentatori stabilizzati perchè non ha senso stabilizzare la tensione (quindi renderla sempre costante) quando lo è già il carico.
L'assenza di dinamica sulle tensioni di linea apre all'uso di "filtraggi pesanti". Ad esempio celle in cascata, celle a pi-greco a o Tau (CLC, LCL, ecc) e moltiplicatori di capacità. Le celle possono avere anche parti resistive.
In questa casistica non si cerca minimamente la "riserva di energia" perchè avendo un carico costante, la tensione di linea non subirà mai oscillazioni apprezzabili tali da far erogare ai condensatori sufficiente energia. La tensione si siederà ad un valore e quello rimarrà pressochè costante indipendentemente dal segnale musicale.

Nei classe AB e B, la dinamica richiesta all'alimentatore è la stessa perchè la differenza tra queste due classi è solo la corrente di riposo (nulla nei B, non-nulla degli AB).
Non c'è preferenza tra alimentatori stabilizzati e non stabilizzati. Nei non-stabilizzati la dinamica è data dalla cella d'uscita e quindi si tende ad evitare l'uso di filtri induttivi, perchè l'induttore tende a limitare (per sua natura) le variazioni di corrente (generando contro-tensioni).
Nei stabilizzati invece la parte induttiva è d'obbligo per ottenere bassi ripple d'uscita. Alimentatori stabilizzati senza filtro induttivo in uscita esistono, ma le loro performance sono molto scarse. Grazie al loop di controllo (retroazione) la dinamica può essere elevata anche in presenza di filtri induttivi. Se il loop è mal progettato, gli alimentatori stabilizzati strozzano la prestazione dell'amplificatore.

Nei classe D la dinamica dell'alimentatore è fondamentale. Le variazioni della corrente sulle linee d'alimentazione è elevatissima visto che si lavora in on-off.
Un'altra peculiarità della classe D è che lavorando in PWM, cioè l'informazione è insita nell'area dell'impulso dell'onda, quest'area deve essere invariante rispetto la tensione d'alimentazione. Se la tensione di linea varia in ampiezza ed io voglio mantenere un'area costante dell'impulso, devo lavorare sulla sua larghezza. Quindi se la tensione di linea cala, devo allargare l'impulso, e viceversa.
Questa compensazione la dovrebbe fare la retroazione ed in parte ci riesce. Non ci riesce totalmente perchè nei classe D c'è molto ritardo tra ingresso ed uscita, spesso tale da non permettere una corretta correzione della distorsione. Distorsione indotta dalle variazioni della tensione di linea.
Questo problema suggerirebbe l'uso di alimentatori stabilizzati, ed è proprio questo che si fa per potenze esigue (sotto il kW). Viene garantita sufficiente dinamica e ottima stabilità delle tensioni di linea.
Per potenze sopra i kW, i bassi rendimenti degli alimentatori stabilizzati si fanno sentire, tali da non rendere più conveniente l'uso.
Le celle d'uscita necessitano di capacità molto elevate, sia per la motivazione appena scritta (dinamica) sia per il fenomeno del bus-pumping.
Il bus-pumping si manifesta nei classe D half-bridge (95% di quelli in commercio) e consiste in un innalzamento (fittizio) delle tensioni di linea durante regimi musicali ricchi di energia (solitamente sotto i 100Hz) o su impedenze di carico molto basse.
Come dice la parola stessa, le tensioni di linea vengono "pompate" ovvero si crea sovratensione. Questa sovratensione stressa molto i condensatori che quindi devono essere di qualità (basso ESR in primis).
La sovratensione si crea perchè durante lo switching l'induttore d'uscita del classe D accumula molta energia che viene restituita all'alimentatore (che però non ha modo di dissiparla e quindi si genera sovratensione).
Vi lascio un piccolo foglietto illustrativo del fenomeno con tanto di formuline:

Come da formula, il fenomeno si limita aumentando la capacità d'uscita.
Nelle produzioni low-cost dei classe D ad uso SPL, questo problema provoca il rigonfiamento dei condensatori di livellamento già dopo pochi anni d'utilizzo. Sia per l'inadeguatezza dei componenti, sia per i dimensionamenti molto risicati.




Per quanto riguarda i regolatori lineari tipo LM3x7, li ho nominati solo per fare un'esempio riguardante l'aumento di capacità d'uscita negli alimentatori stabilizzati (che sono dei regolatori di tensione a tutti gli effetti). Sono talmente economici e commerciali che potete provarlo anche in casa, giusto per rendervi conto che non si possono mettere capacità "a caso" in uscita. Le indicazioni sul modello specifico le trovate nei datasheet, ma la teoria di base è la stessa.
LM3x7 in ogni caso non è switching. Se vuoi sapere la mia opinione in merito al componente: mi sono sempre trovato bene anche in applicazioni audio. E' anche il modo più economico per avere una bassa tensione stabile e pulita, per esempio per opamp o filamenti di valvole. Di suo ha una buona reiezione ai disturbi. Con qualche piccolo accorgimento migliora moltissimo.

[zetapi]

ah,ecco perchè.
mi è capitato di vedere degli ampli mono in classe D con i cap gonfi come polpette.
pensavo che,come hai detto tu,fosse colpa della qualità scadente dei cap,oppure che fossero stati alimentati con una tensione superiore ai 14 volt.
qualcuno ha anche avuto la malsana idea di aggiungere qualche spira nel secondario dei trafo senza cambiare i cap,ma in questo caso il motivo è evidente.
in realtà, adesso la causa è chiara.

per il resto, mi sembra che le regole da seguire siano le stesse che si usano negli alimentatori a 50hz, con qualche accortezza particolare per i switching.

anch'io uso regolarmente l'lm3x7 e condivido pienamente le tue impressioni.

ti ringrazio delle info,sono sempre molto interessanti.

[pergo]

Negli switching le regole sono le stesse, che siano DC-DC o che siano AC-DC (tipo da 220v). Anche perchè un AC-DC non è altro che un convertitore DC-DC con del raddrizzamento in ingresso.

Sugli AC-DC lineari invece il discorso è diverso, perchè la frequenza di rete (50Hz) è molto più "lenta" della possibile variazione del carico (banda audio).
Per sopperire a questo si usano capacità elevatissime in modo di avere una parziale riserva di energia, tale da "coprire" il buco che si ha tra due cicli.

[Maddex]

Pergolamente splendido!

Ho abbandonato la soluzione lineare nei miei amply home. Per passare a più performanti e reattivi sistemi switching,

Fede, cerca conceptronics . Il tizio me li fa su misura! .

Quindi per i miei classe D in auto benedetto cps80!! Da 800w totali continui e 1200 di picco. Mi/ti chiedevo perchè ha un toroidale enorme rispetto ad un finale car? Ed e filtrato da 2+2 6600uf 80v
Si lo so sono ammalato di surdimensionismo .
Scusate da disserzione, ma aprofitto del. Fede tutto lanciato



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[Maddex]

Poi. Una domanda.
Devo preparare un classe A vero per i miei tw a tromba a casa.( il carico e di 16 ohm, sai la roba deriva dal pro) Devo scegliere se 10 o 20 w canale ( un progettino del 1969, con semiconduttori odierni).
Mi servono 22v+- e 250w continui davvero!!
Non mi conviene mettere uno switching da 350-500w e via... Al posto di qualche kilo di rame che sprizza elettroni dapertutto e costa forse di più tra rame e condensatori.
Cosa ne pensi?

Ok sono fuori topic.((:




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[AlbertoPN]

Ok sono fuori topic.

Naaaaa ... Sei "fuori" e basta

[pergo]

Quindi per i miei classe D in auto benedetto cps80!! Da 800w totali continui e 1200 di picco. Mi/ti chiedevo perchè ha un toroidale enorme rispetto ad un finale car? Ed e filtrato da 2+2 6600uf 80v

Perchè il CPS lavora a 37.5kHz che è una frequenza un po' bassa rispetto ai prodotti commerciali car che solitamente partono da 50kHz ad arrivano anche a 80kHz (come negli Steg).
Più la frequenza è alta e più il nucleo può essere ristretto. Se prendi come esempio l'alimentatore dell'MSK3000 che eroga davvero quel che dichiara:

usa due trasformatori con nucleo da 50mm di diametro (quindi circa 1.5kW l'uno) @80kHz, mentre il CPS mi pare usi un nucleo da 60mm (un FT-240-77). Al netto delle spire ovviamente sembrano più larghi.
Il nucleo FT-240-77 rispetta questa tabella: http://users.catchnet.com.au/~rjandusim ... ut_7a.html
Da cui 1.5kW @50KHz. Quindi i 1.3kW, sono verosimili. Gli 800 continui sono molto conservativi.
Il prezzo da pagare con una frequenza più alta, sono le perdite nel nucleo (aumentano lievemente) e nella commutazione (onde quadre che diventano sempre meno quadre) oltre un migliore layout del pcb.
Probabilmente Coldamp ha valutato la situazione diversamente da come la potrei valutare io che, visto quel nucleo e quel pregiato Litz, mi sarei spinto oltre

Non mi conviene mettere uno switching da 350-500w e via... Al posto di qualche kilo di rame che sprizza elettroni dappertutto e costa forse di più tra rame e condensatori.

Se intendi quelli di Ebay cinesotti da 20€ (senza remote), non mi hanno dato gran senso di affidabilità soprattutto in regime continuo.
Sarebbe da provare a caricarli, con un carico fittizio (anche resistivo) e cercare di fargli erogare 200-250W per qualche ora. Per esempio una resistenza da 4ohm 100W per ogni linea d'alimentazione, in modo da avere più di 200W continui.
Però, per quel che costano, vale la pena provare. Se ti serve il carico fittizio, ho un po' di 4ohm 1kW per casa

[Maddex]

No no quelli conesotti, di quelli ne ho un paio, cavolo, sai che vanno!,

Il remote basta intercettare l'alimentazione del tl4xx.

No altri alimentatori, segui il link, o cerca nel web.
Poi sulla baya ci sono aliment. Dc/dc da 500 e 1000w.
Tolgo l'immagine x chè presa da in altro sito, nn si Sa mai

Costano un quarto i coldamp

Quelli che ti dicevo sopra sono questi

O almeno quello in fondo tra i due dissipatori ( sono due ex eccitatori di campo x motori dc )


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[pergo]

interessantissimi, soprattutto il primo.
L'ho trovato, costa davvero un'inezia. Costa quanto pago io per farmi fare un trasformatore su specifica.
Credo che quello da 1kW non me lo toglie nessuno, giusto per vedere come si comporta su due UcD400
Alla peggio li compro solo per prendermi i trasformatori

[Maddex]

Come al solito i pazzoidi vanno fuori topic. .
Scusate


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[zetapi]

Negli switching le regole sono le stesse, che siano DC-DC o che siano AC-DC (tipo da 220v). Anche perchè un AC-DC non è altro che un convertitore DC-DC con del raddrizzamento in ingresso.

Sugli AC-DC lineari invece il discorso è diverso, perchè la frequenza di rete (50Hz) è molto più "lenta" della possibile variazione del carico (banda audio).
Per sopperire a questo si usano capacità elevatissime in modo di avere una parziale riserva di energia, tale da "coprire" il buco che si ha tra due cicli.

Dire che si seguono le stesse regole non è corretto,forse nella sostanza si,ma non nel metodo.
Intendevo dire che l'alimentatore deve essere adattato alle esigenze del carico applicato,nel modo più consono alle diverse caratteristiche elettriche e di funzionamento che li distinguono.
Se è necessario avere una tensione stabilizzata bisogna farlo,che si usi un alimentatore switching oppure un lineare,cambia solo il modo.
Se bisogna avere un generoso banco di capacità, per soddisfare al meglio i rapidi ed intensi picchi di assorbimento di corrente, bisogna provvedere in entrambi i casi,cambia solo il valore della capacità,ecc.

[drews]

interessantissimi, soprattutto il primo.
L'ho trovato, costa davvero un'inezia. Costa quanto pago io per farmi fare un trasformatore su specifica.
Credo che quello da 1kW non me lo toglie nessuno, giusto per vedere come si comporta su due UcD400
Alla peggio li compro solo per prendermi i trasformatori

postare link non è espressamente vietato, soprattutto se poi sono di interesse generale e a beneficio della community.

Ciao
Andrea

P.S. Pergo ma quando ci presenti i tuoi lavori ?

[Marsur]

Un Recap non fa che bene su ampli con un'anzianità > 10 anni.
Anche se visivamente i cap non mostrano problemi è molto probabile che misurandoli abbiano una capacità molto inferiore al dato di targa.

Non sono molto d'accordo, sono situazioni molto soggettive, dipende dal'ampli, dall'uso che se ne fa e anche dall'età.
Credo che 10 anni siano sono veramente pochi per pensare ad un decadimento medio degli elettrolitici.
Con il doppio ci si sta ancora dentro.

[Marsur]

Insomma, meglio lasciare tutto com'è finchè non c'è necessita di intervenire.
Ed in tal caso, meglio comprare componenti identici agli originali ove possibile...

Oppure bisogna mettersi a provare di tutto e vedere che succede.
Ogni volta si deve fare un rodaggio, ascoltare.
Poi cambiare cap, rodare ascoltare.
Poi tornare indietro e ascoltare il precedente setup.
Fare combinazioni diverse di cap alimentazione/segnale.
Ritornare indietro
Andare avanti.
A destra.
Bruciare l'ampli.
Ripararlo.
Venderlo.
Ricomprarlo.



UAHuahuhaha, come sempre ci vuole pazienza e tempo (e soldi )

Avrei quotato pergo che dice di fare pratica su roba di poco costo, senza pasticciare ampli blasonati.
Ma quoto questo post in quanto emblematico, perchè penso sia meglio lasciare tutto come sta.
Linear Power, Precision Power....MAI visto ampli di questi marchi con problemi di condensatori, e quel che la dice lunga è che il suono è sempre eccellente.

A mio avviso queste sono smanie che non servono a niente, salvo a incorrere in danneggiamenti, modifiche e ripristini (dopo il fattaccio) giustamente superpagati.
C'è un problema? Si interviene e si risolve.
Non c'è un problema? Lascia stare..
Che c'è da migliorare? Tutti col SACD in macchina?
Dove si migliora? Come? Con quali cap? Con quante prove? E di quanto si migliora? Sicuri? O si diversifica e basta? Non se ne esce più..

Altra cosa...se pensate che basta svitare quattro viti, dissaldare e saldare e a posto, mi sa che avrete delle sorprese, ogni ampli ha il suo assemblaggio che può essere semplice o molto complicato, e rompere un pezzettino là e danneggiare una pista quà, un senso di montaggio, viti smarrite, una mica scomparsa con bellissimo corto annesso...è un attimo!

In certi casi ci sono delle resistenze meccaniche nello smontaggio che implicano un certo rischio per i dispositivi attivi o per altri componenti..
Insomma, per me sono più i contro che i pro, e per il neofita è già difficile il semplice ricappaggio, sempre ammesso che serva davvero, figuriamoci il famigerato tweak..

Prevedo incauti smanettamenti, successivi guai, e consecuenziali vendite di fregature..

[chispakkiuie]

bhe credo fosse chiaro che la discussione non avesse la pretesa di dire ad un neofita come ricappare o twekkare un'ampli, era più per farsi un'idea di cosa gira nella testa di quelli che ci mettono mani con cognizione.

sinceramente nei miei ampli penso ci sia qualcosa, soprattutto sul piccolo ppi, da rivedere/recuperare, suonare suonano ma c'è qualcosa di strano.

Anche io sarei partito per la sostituzione dei cap uguali agli originali (come valore) ma già che siamo qui ho chiesto su che marche andare, che caratteristiche cercare oltre il semplice valore e voltaggio di lavoro.