Discorso tecnico

In Tech Talk spieghiamo l’aspetto tecnico dei nostri alimentatori. Per qualsiasi domanda come specifiche, tempi di rodaggio, fasatura CA, connessioni e utilizzo, sostituzione del fusibile, leggere il manuale Farad Super3. Se hai altre domande, non esitare a contattarci!

L’utilizzo di un regolatore a bassissima rumorosità non significa che l’alimentazione sia a bassissima rumorosità

Il rumore di uscita di un’alimentazione è il risultato del rumore che l’alimentazione stessa introduce, del rumore non filtrato dall’esterno, del rumore del circuito di massa e del rumore del regolatore. I primi tre misurati non su un banco, ma quando l’offerta è in un sistema, sono in genere molto più alti degli ultimi e devono essere affrontati molto seriamente. L’autorità di regolamentazione si occupa solo di una piccola parte della qualità dell’offerta, c’è molto di più rispetto ai soli regolatori. Il regolatore smorza sempre solo una quantità limitata di questo rumore in una larghezza di banda molto limitata, come circa -100 dB nella regione dei 100 Hz e solo -50 dB a 10 MHz max, e niente più a frequenze più alte, per i migliori sul mercato ora (come LT3045). Quindi fare una buona fornitura, specialmente nella regione dei 10 MHz Hf per > le apparecchiature digitali, non è affatto una questione di regolatore, ma di tutta la fornitura stessa.

Prestiamo molta attenzione a non indurre rumore (raddrizzatori Schottky a bassissimo Vf, uno speciale trasformatore personalizzato a doppia schermatura ad alta induttanza, filtri pi dell’induttanza, nessun SMPS o regolatori a commutazione) e nel filtraggio del rumore dall’esterno (layout speciale del PCB stellato, induttanze di modo comune, condensatori a bassissima ESR, supercondensatori). E naturalmente utilizziamo anche regolatori a basso rumore. C’è una scelta di molti regolatori davvero buoni sul mercato, tutti con i loro meriti specifici. Utilizziamo una doppia regolazione con due regolatori appositamente selezionati, che insieme abbiamo trovato una combinazione davvero buona. Insieme al loro filtro del rumore pre-, intermedio e post Hf, hanno meno rumore, transienti migliori, impedenza di uscita inferiore e PSRR molto migliore di qualsiasi regolatore (anche l’LT3045) sul mercato. Abbiamo scelto di ottimizzare il sistema e non solo una parte. Questo è anche il motivo per cui il Farad Super3 si comporta così bene rispetto a qualsiasi altra fornitura.

Cosa sono i supercondensatori?

I supercondensatori EDLC, chiamati anche ultra-condensatori o condensatori booster, sono l’ultimo sviluppo nella tecnologia dei condensatori. Si basano su un materiale poroso in carbonio con un’area superficiale molto elevata e distanze degli strati molto ridotte, con conseguente densità di carica molto elevata. I supercondensatori combinano una capacità molto elevata con un’elevata capacità di potenza di impulso e bassi valori di ESR. In breve, si comportano come batterie senza i loro svantaggi.

Perché si usano i supercondensatori?

Mentre i tipici condensatori elettrolitici di grandi dimensioni hanno valori tipici fino a 10.000uF o 0.01F, anche i nostri alimentatori super cap da 3 A hanno una capacità superiore a 1F, il che significa un accumulo di energia 100 volte superiore! I supercondensatori sono in grado di erogare correnti impulsive elevate e hanno una bassa ESR, risultando in un ingresso di alimentazione molto stabile e pulito, simile a una batteria, per il regolatore lineare finale a basso rumore. Migliore e più stabile è questo input, migliore è il risultato finale.

È vero che i supercondensatori hanno una vita breve?

Sembra che ci sia un po’ di confusione sui supercondensatori e sulla loro durata. Si dice comunemente che i supercondensatori hanno una durata breve. Pensiamo che queste persone confondano i supercondensatori EDCL con i vecchi “super” condensatori d’oro. I supercondensatori EDLC sono una nuova tecnologia realizzata per un funzionamento di lunga durata 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e, grazie alla loro capacità molto elevata e alla bassa ESR, sono molto adatti per il buffering negli alimentatori e il bypass (per picchi di corrente elevati) delle batterie nelle auto e in altri sistemi CC. Si differenziano completamente nella tecnologia da qualsiasi altro condensatore realizzato in precedenza.

Consulta le curve dei produttori per i condensatori che utilizziamo nei nostri progetti. Tutti i condensatori nei nostri progetti saranno inferiori all’80% della tensione nominale. Anche a pieno carico in modo continuo, la temperatura dei tappi rimarrà al di sotto dei 50 gradi. In pratica l’alimentazione sarà di 40 gradi al massimo nell’uso normale (al di sotto della media di 2A). Quindi l’aspettativa di vita secondo le curve dei produttori sarà il caso peggiore oltre i 10 anni, in pratica più simile a 20 anni.

Perché stai usando il power bank del super condensatore come condensatori di livellamento e non passi da un banco all’altro mentre carichi l’altro?

Ci sono diversi motivi per cui non lo facciamo. In primo luogo significa elettronica di commutazione aggiuntiva nelle linee di alimentazione, in secondo luogo significa che l’alimentazione utilizza solo la metà della capacità dei super condensatori alla volta. Terzo e forse più importante, significa che il regolatore finale non riceve una tensione costante al suo ingresso. Un Farad di capacità è la capacità di erogare 1 A di corrente per 1 secondo con una caduta di 1 Volt. Diciamo che ci sono 10F di super condensatori a 3 A di carico, questo significa che la tensione scende di 1 V in 3 secondi. Il regolatore ha bisogno del suo ingresso di tensione minimo, quindi è necessario che ci sia un interruttore di banco ogni 3 secondi, in modo che il regolatore finale riceva un segnale a dente di sega con un’ampiezza di 1 V di 0,3 Hz.
Ciò influenza le caratteristiche di uscita del regolatore e quindi la qualità della potenza di uscita. E anche con questi circuiti di commutazione i loop di massa CA non saranno mai evitati, poiché c’è sempre un accoppiamento attraverso la terra, a meno che non vengano utilizzati relè, e anche in questo caso staticamente. Nelle nostre forniture utilizziamo una doppia schermatura statica nel trasformatore, il livellamento dell’induttanza e la pre-regolazione prima che i banchi di supercondensatori, il residuo di rumore e i loop di massa siano minimi e anche la necessità di commutazione.

Perché i vostri alimentatori hanno una sola tensione di uscita fissa?

La dissipazione di potenza di un regolatore lineare dipende dalla tensione e dalla corrente in entrata e in uscita. Pertanto, l’unico modo per rendere flessibile l’uscita è rendere flessibile la tensione di ingresso o utilizzare regolatori di potenza a commutazione, come fanno molte altre marche. Entrambi questi modi sono progetti molto sub-ottimali. Poiché puntiamo ad essere il riferimento assoluto negli alimentatori regolati lineari, abbiamo scelto specificamente di optare per una tensione di uscita fissa rigida, ma completamente ottimizzata, nei nostri alimentatori.

Qual è l’importanza della messa a terra a stella e dell’alimentazione a stella?

Quando due punti elettrici sono collegati tra loro, la connessione tra loro non è mai perfetta e avrà sempre induttanza, capacità e resistenza. Quando la corrente viene assorbita attraverso questa connessione (che si tratti di filo, traccia PCB o punto a punto), verrà indotta una tensione, aggiungendo rumore al segnale. La presenza di questi problemi può essere sentita quando si disconnettono le interconnessioni tra i dispositivi come forti scoppi, compressioni e ronzii. Anche se quasi sempre presente, non è normale e un buon impianto non ha questi rumori.
Stellando le corsie di terra e le corsie di potenza, la distanza delle linee di collegamento sarà ridotta a zero all’interno del dispositivo e quindi anche i rumori indotti. Un’alimentazione può misurare molto bene su un banco di prova, ma quando non è correttamente stellata, darà molto rumore aggiuntivo in un sistema.

Perché non utilizzate il filtraggio della linea elettrica?

Un buon alimentatore è infatti solo un filtro per la linea di alimentazione. Utilizziamo trasformatori toroidali ad alta induttanza schermati avvolti appositamente su misura. Aggiungendo induttanze e condensatori di filtraggio rapido intorno ad esso, abbiamo già un migliore ingresso di potenza iniziale, senza aggiungere ulteriori componenti nella catena del segnale, mantenendo le cose più semplici e migliori.

Che protezione hanno gli alimentatori Farad?

La maggior parte degli alimentatori lineari e SMPS commerciali emette la massima tensione quando il regolatore finale o le parti intorno ad esso si rompono. Ciò comporterà quasi certamente gravi danni al dispositivo a cui è collegato. Gli alimentatori Farad non solo sono protetti contro i soliti problemi come cortocircuiti, sovratemperatura e sovracorrente, ma hanno anche una protezione del piede di porco controllata da microprocessore contro le sovratensioni. In breve, ciò significa che l’alimentatore andrà in cortocircuito e farà saltare i propri fusibili quando viene rilevata una tensione di uscita pericolosa troppo alta, quindi il carico non verrà mai danneggiato.

Perché si utilizzano connettori di uscita GX16 a 4 pin placcati in oro?

L’impedenza di uscita di un alimentatore è molto importante. Un’impedenza di uscita totale di 100 mOhm (tipica in molti sistemi di alimentazione commerciali), fornisce già una caduta di tensione di 300 mV quando il carico cambia da 0 a 3 A. Ciò significa una cattiva regolamentazione e, naturalmente, deve essere il più minima possibile. L’impedenza di uscita è costituita dal regolatore, dalle tracce del circuito stampato, dal connettore e dai cavi. Scegliamo un regolatore di uscita a bassa impedenza, ad alto transitorio e a basso rumore. Sul PCB usiamo piani di potenza, quindi ampie tracce di forma organica. Non ci piace usare connettori cilindrici (o simili di bassa qualità), poiché hanno un’elevata resistenza di contatto, tipicamente dell’ordine di 30 mOhm. Invece usiamo il connettore GX16 a 4 pin placcato in oro, i connettori GX16 placcati in oro hanno una resistenza di contatto tipica di 3 mOhm e con due pin paralleli questa è addirittura dimezzata, dando un’impedenza di uscita totale molto più bassa.