Power & Motor:

Elettronica di potenza e controllo motori sono gli argomenti principali di questa categoria. Articoli tecnici e progetti di riferimento sulla gestione della potenza (power management) con approfondimenti sugli alimentatori e sulla conversione di potenza. Inoltre troverete applicazioni per il controllo dei motori (motor control) ed il pilotaggio dei motori (motor driver).

Controllo di motori brushless

I brushless DC sono una particolare tipologia di motori sincroni che garantiscono un movimento estremamente preciso a differenza di quelli brushed (con spazzole). Si esaminerà la serie di microcontrollori PIC18Fxx31 della Microchip che fornisce tutti gli strumenti (PCPWM, Quadrature Encoder, ADC ad elevata velocità) per sviluppare applicazioni in tal senso con un time-to-market drasticamente ridotto. Introduzione La sigla BLDC (Brushless DC) indica un motore elettrico a magneti permanenti e senza spazzole. A differenza di uno a spazzole, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull’albero motore per funzionare. La commutazione tra il rotore e lo statore del motore, infatti, non avviene per via meccanica, ma …

Il giusto alimentatore per i dispositivi integrati FPGA

I progettisti elettronici che hanno a che fare con la progettazione di sistemi hardware impieganti circuiti integrati FPGA (field-programmable gate array), devono prestare particolare attenzione nella progettazione di alimentatori ad essi dedicati per la particolare caratteristica di integrazione di questi dispositivi, e per alcuni elementi di criticità e complessità come ad esempio le numerose linee di alimentazione, il livello di ripple di tensione e il rumore intrinseco. I dispositivi a logica programmabile FPGA, così come i PLD, hanno una complessità tale da essere considerati dei veri e propri complessi sistemi integrati, conseguentemente l’alimentazione di questi dispositivi equivale a quello …

Come scegliere regolatori POL scalabili e ridurre l’ingombro sulla scheda

L’arte di progettare convertitori CC/CC efficienti e compatti è esercitata da un gruppo scelto di ingegneri che hanno le conoscenze profonde di fisica e matematica necessarie per la progettazione di dispositivi di conversione, unitamente a una lunga esperienza al banco. Introduzione Per progettare con eleganza un convertitore CC/CC occorre conoscere a fondo i diagrammi di Bode, le equazioni di Maxwell e i problemi correlati alla scelta dei poli e degli zero. I progettisti di circuiti integrati spesso evitano di far fronte al temuto problema del calore – un compito che solitamente ricade sull’ingegnere responsabile del package. Il calore costituisce …

Convertitori AC/DC per l’IoT e Smart Home

I sistemi IoT consistono in un gran numero di nodi collegati tra di loro, il tutto rappresentando, di fatto, una infrastruttura di sensori e attuatori intelligenti che devono lavorare a stretto contatto con alimentatori efficienti. La Recom ha realizzato una serie di convertitori AC/DC in piccoli package per offrire la miglior efficienza del settore. Introduzione Migliaia di sensori sono alimentati con intelligenza embedded con l'obiettivo di sostenere la rapida crescita dell'IoT. L'impatto significativo sul consumo mondiale di energia da questi prodotti "sempre connessi" ha determinato la necessità di convertitori di potenza compatti e altamente efficienti, con un consumo di …

Considerazioni sul Power Management di FPGA e ASIC

In applicazioni con FPGA e ASIC sono richieste diverse tensioni di alimentazione, per il core, per gli I/O e in taluni casi anche una terza tensione per l’alimentazione dei circuiti ausiliari. Ecco come scegliere il sistema di alimentazione più idoneo anche in termini di ingombro su PCB, risposta ai transitori ed efficienza. Nei mercati super-competitivi di oggi, che vedono una sempre più crescente pressione del time-to-market relativamente ai sottosistemi elettronici, l’importanza di FPGA e ASIC è cresciuta enormemente per il fatto che da questi componenti deriva la funzionalità di numerosi nuovi sistemi. Uno dei fattori più critici di un sistema basato su una FPGA è …

Considerazioni progettuali per un efficiente convertitore DC-DC

Mediante un’accurata selezione della componentistica e della frequenza di switching di un controllore PWM è possibile ottenere alte prestazioni da convertitori DC-DC, specialmente laddove occorrono alte tensioni di polarizzazione di diodi ad effetto valanga (APDs). Infatti, un semplice induttore ed un transistor di commutazione sono sufficienti per realizzare un ottimo efficiente convertitore DC-DC. L’obiettivo di questo articolo è di descrivere come selezionare induttore, frequenza di switching e componentistica accessoria per l’ottenimento della massima efficienza di un convertitore DC-DC. Introduzione La caratteristica di generatore di impulsi PWM viene utilizzata in un convertitore boost DC-DC per controllarne la generazione di tensioni …

Mosfet e IGBT per il controllo motori

La tecnologia attuale per il controllo motore vede l'utilizzo di dispositivi microelettronici al fine di offrire un migliore controllo della velocità, della posizione e della coppia, oltre ad una maggiore efficienza. Introduzione Il circuito di controllo motore deve attivare e disattivare rapidamente il flusso di corrente nelle bobine del motore, con perdite minime di commutazione o di conduzione nell'interruttore.  Questo settore presuppone l'impiego di MOSFET e IGBT. Entrambi questi dispositivi a semiconduttore soddisfano le esigenze del controllo motore; dimostrandosi adatti in differenti situazioni applicative. Questi dispositivi elettricamente controllabili sono simili in funzione e attributi e presentano sovrapposizioni nel design …

Convertitore DC-DC per applicazioni mediche

La Recom ha presentato il suo ultimo convertitore DC-DC con certificazione medicale per applicazioni nei più svariati campi dell'industria. Il nuovo dispositivo rappresenta il primo della sua classe a fornire 1 MoPP con una tensione di lavoro pari a 250 VAC in un package SIP7. Introduzione "Convertitori DC / DC di grado medico" è una descrizione spesso utilizzata per una classe di convertitori sempre più richiesti. Quali sono in realtà i requisiti particolari che le applicazioni mediche collocano sui convertitori DC / DC? Questo sembra una semplice domanda che dovrebbe avere di conseguenza una semplice risposta, ma purtroppo non …

Considerazioni progettuali sulla tecnologia GaN

Maggiori frequenze di commutazione, con alti valori di efficienza e densità di potenza, fanno dei MOSFET realizzati in GaN (nitruro di gallio), rispetto alla controparte in silicio, i migliori di dispositivi impiegabili dai progettisti per la realizzazione di amplificatori e di oscillatori in grado di lavorare a frequenze dell'ordine dei MHz. In questo articolo si partirà dalle basi, introducendo brevemente i FET GaN, i campi d'applicazione, cercando in poche e semplici parole di spiegare il vantaggio derivante dall'utilizzo di tale nodo tecnologico. Successivamente, verrà affrontata la questione in merito al tempo di vita, capendo come è possibile predirlo, la progettazione di commutatori …

LM317: calcolare online la tensione di uscita

Come calcolare la tensione di uscita dell'LM317? Semplice, utilizzando questo comodo tool online. Inserisci il valore della tensione di uscita di cui hai bisogno e, fissata la resistenza R1, otterrai il valore di R2. Opzionale il calcolo della potenza dissipata, inserendo Vin e Iout. Tensione di uscita Vout Volt (minimo 1,25V massimo 37V) Resistenza R1 Ohm (Valore tipico 240 Ω) Tensione di ingresso Vin Volt (Almeno 2,5V maggiore di Vout) Corrente di uscita Iout A (Per 500mA inserire 0.5)(max 1,5A) Inserisci Vout inserisci R1 premi Calcola per ottenere R2 Per la Potenza dissipata Pd inserisci anche Vin e Iout …

Convertitore DC-DC bidirezionale per applicazioni automotive

Il settore automotive, soprattutto dopo la recente spinta innovativa prodotta dai veicoli ibridi ed elettrici, richiede l'utilizzo di un sistema di alimentazione elettrica composto da più batterie, oltre alla tradizionale batteria primaria a 12 V. L'utilizzo di sistemi di rigenerazione della potenza, inoltre, impone un trasferimento di energia elettrica bidirezionale (dalla batteria all'utilizzatore e viceversa). In questo contesto svolgono un ruolo primario i convertitori DC-DC bidirezionali, utilizzati in diversi tipi di applicazioni quali i veicoli elettrici ibridi (HEV, acronimo di Hybrid Electric Vehicle), e i veicoli elettrici (EV, acronimo di Electric Vehicle). Nel corso dell’articolo analizzeremo un’applicazione basata sull’utilizzo …

Controllo di servomotori con PIC

I servomotori R/C (Radio Controlled), molto usati nella modellistica, hanno trovato un nuovo campo di utilizzo nella realizzazione di piccoli robot, come i robot esploratori.  In questo articolo esamineremo le caratteristiche dei servomotori e vedremo come poterli controllare tramite un microcontrollore. Per dimostrare come sia possibile controllarli tramite un micro avente potenza di calcolo e dotazioni hardware relativamente ridotte, verrà illustrata una applicazione d’esempio in cui un PIC16F876 viene utilizzato per pilotare due servi in configurazione X-Y. Con una applicazione Windows appositamente sviluppata vedremo inoltre come pilotare i due servi tramite PC utilizzando un joystick (al seguente link un approfondimento con …

Power Design in applicazioni a basso consumo

Le innovazioni portate ai progetti dei sistemi elettronici hanno visto una crescita esponenziale per l’alta integrazione dei core dei processori delle ultime generazioni di PDA, telefoni intelligenti e cellulari. Dal punto di vista della progettazione di sistema, l’aumento del numero di funzioni aggiunte è quasi raddoppiato ogni due anni inseguendo il vorace appetito di funzioni innovative da parte dei consumatori con una sempre più richiesta di bassi consumi. In questo articolo vedremo una rassegna di utili considerazioni sulla progettazione dei sistemi di alimentazione: dalla scelta della batteria di backup, alla scelta tra regolatori lineari e DC-DC converter. Introduzione In accordo alla …

Cosa ospita il vostro dispositivo portatile?

Oggigiorno abbiamo tutti familiarità con le batterie, poiché le troviamo pressoché dovunque, in una miriade di prodotti e applicazioni. Gli esempi più comuni: i telefoni cellulari e i notebook; ma sono presenti anche in vari e diversi apparecchi – torce elettriche, utensili cordless, console portatili per videogiochi e multimetri palmari nonché strumenti scientifici e una gamma in rapida espansione di dispositivi medicali. Introduzione Nel 2011 il valore del mercato globale dei prodotti portatili funzionanti a batteria è stato stimato a 408 miliardi di dollari e si prevede che supererà i 600 miliardi di dollari entro il 2016. [Fonte: BCC …

Tecniche di progettazione per i dispositivi medicali indossabili ad alta efficienza energetica

Nel variegato e immenso mondo dell’elettronica esiste un settore che interessa in particolar modo il fitness e la sanità: i dispositivi elettronici cosiddetti “indossabili”. In questo articolo si tratterà degli aspetti sensibilmente critici riguardanti la progettazione di un dispositivo indossabile. Vedremo l’importanza della scelta di un ottimale regolatore di tensione, di quanta importanza riveste il controllo da parte dell’utilizzatore dello stato di carica della batteria che alimenta il dispositivo, le tecnologie costruttive messe in campo per la miniaturizzazione dei dispositivi, tutto questo per garantire l’offerta di un prodotto altamente affidabile che soddisfi l’utilizzatore. Introduzione In questo articolo viene descritto …

Non occorrono induttori!

Un assioma fondamentale riguardante gli alimentatori afferma che questi non devono generare un livello eccessivo di rumore. Quindi, alimentatori silenziosi e ben regolati sono importanti per ottenere prestazioni ottimali in molte applicazioni circuitali. Per conseguire tale risultato, è cruciale poter mitigare qualsiasi rumore generato nel corso di questo processo di conversione. Un modo ovvio, a tal fine, consiste semplicemente nell’utilizzare un regolatore lineare. Introduzione Sebbene i regolatori lineari forniscano linee di alimentazione silenziose, presentano efficienza di conversione scadente a elevati rapporti in discesa e ciò può comportare problemi termici per i progetti relativi ad applicazioni a corrente elevata.  Naturalmente, …

Controllo di motori brushless con il metodo della terza armonica

Il controllo di un motore in continua di tipo brushless (BLDC – BrushLess DC) senza ricorrere ad alcun sensore di posizione è stato oggetto di parecchie ricerche e ha dato vita a numerose implementazioni. Lo scopo del presente articolo è descrivere un metodo di controllo originale e proporre una realizzazione semplice e a basso costo che prevede l’uso di un microcontrollore di tipo general purpose e un convertitore A/D esterno. Sebbene le più recenti tendenze privilegiano l’integrazione di tutti in componenti all’interno del microcontrollore, verrà mostrato come un componente ADC121S625 della TI permette di risolvere problemi di natura analogica di una certa entità, assicurare risparmi a livello di microcontrollore e …

Commutazione e protezione dei circuiti elettronici in sistemi alimentati a batteria

I circuiti elettronici alimentati a batteria pongono vari problemi a un ingegnere di sistemi di alimentazione. Nel presente articolo, esploreremo le caratteristiche e i vantaggi offerti da un nuovo dispositivo a micropotenza di protezione della batteria, ideale per impieghi delle batterie che spaziano in vari settori: automotive, medicale, e consumer.  Introduzione A un livello teorico, i circuiti correlati alla batteria (prima della conversione CC/CC) possono essere divisi in quattro funzioni: selezione della potenza, carica (per le batterie ricaricabili), monitoraggio e protezione. Il circuito di selezione della potenza stabilisce le priorità fra le varie fonti di alimentazione in genere disponibili …

Scheda di Controllo carichi con TRIAC e protocollo RC5

In questo articolo parleremo, a completamento del precedente, della scheda TRIAC che verrà comandata dalla Mainboard con PIC16F876A, mediante protocollo RC5. Questa interfaccia permetterà il comando di apparecchiature in corrente alternata a distanza, con un comunissimo telecomando IR . Partiremo dalla descrizione del componente fondamentale che è il TRIAC, illustrando nel dettaglio il circuito di comando realizzato per mezzo di fotoaccoppiatore con zero-crossing MOC3041. Questo può essere un punto di partenza per tutti coloro che hanno voglia di cimentarsi nello studio del controllo di carichi di potenza a distanza tramite il comune protocollo ad infrarossi. Inoltre, prendendo spunto da questa interfaccia se ne …

La ricarica delle batterie e l’arte di arrangiarsi

La maggior parte del mondo in cui viviamo ormai va a batteria. Le batterie sono belle e comode,  perché ci svincolano dai cavi e ci permettono di usare qualsivoglia aggeggio dove e come più ci piace. Le batterie però hanno anche la sfortunata tendenza a scaricarsi, il che ci costringe di tanto in tanto a riattaccarle alla corrente. Nel mondo di oggi, un caricabatterie è importante tanto quanto il dispositivo che usa la batteria stessa. Tuttavia, se lo smartphone ve l’hanno venduto con il caricabatterie incluso nel prezzo, la batteria per il drone probabilmente vuole un caricabatterie apposta, magari …

BJT come switch, il driver e il suo funzionamento

In molte applicazioni dell’elettronica digitale, avere dei buoni interruttori è estremamente importante. La bassa resistenza e semplicità di controllo hanno reso i transistori ad effetto campo preponderanti nella scelta degli switch, tuttavia, rispetto ai loro parenti bipolari (no, non sono transistor dalla personalità multipla), hanno un costo maggiore e nelle applicazioni a bassa potenza per esempio si potrebbe voler ridurre il costo del design. Un BJT è formato da due giunzioni PN attaccate (una giunzione non è nient'altro che un diodo), a differenza del MOSFET la conduzione di corrente ha contributi sia di cariche negative (elettroni) sia di cariche …

Come prevenire le manomissioni dei contatori elettrici

Dalla sua scoperta, l’energia elettrica si è velocemente diffusa ed imposta nella vita di tutti i giorni arrivando alla portata di tutti e sostituendo quasi completamente tutte le altre forme di energia comunemente usate, arrivando fino ai combustibili fossili usati dalle nostre automobili. L’arrivo dell’energia elettrica a casa di tutti, ha portato alla nascita di nuove problematiche e rispettive soluzioni per la produzione, la distribuzione e la regolarizzazione ed è proprio in quest’ambito che nel corso degli anni sono stati creati ed installati contatori, dai primi modelli analogici fino ai nuovissimi digitali, in modo da conoscere e misurare i consumi …

Soluzioni di alimentazione innovative per i sistemi di trasporto

I sistemi di trasporto possono avere gamme della tensione d’ingresso fino a 14V (autoveicoli con una sola batteria), 28V (autocarri, autobus e aeroplani con due batterie) o anche maggiore, e richiedono una o più linee a bassa tensione per sistemi digitali. I progettisti di tali sistemi devono quindi sapere come possono ridurre elevate tensioni d’ingresso in modo semplice, efficiente e affidabile. Esigenze di un sistema di trasporto Quando un’applicazione richiede efficienza elevatissima della conversione di potenza per ridurre al minimo il calore generato a causa della dissipazione di potenza durante la conversione, può essere di ausilio un regolatore a …

Le applicazioni sensibili al rumore richiedono regolatori LDO con livelli ultrabassi di rumore

I regolatori lineari sono circuiti integrati che riducono il valore di una tensione senza bisogno di un induttore. Il regolatore lineare LDO (low dropout) ricade in una particolare tipologia di regolatori lineari, in cui la caduta di tensione – la differenza tra le tensioni di ingresso e uscita necessaria per assicurare la regolazione – in genere è minore di 400mV. I primi progetti di regolatori lineari offrivano cadute di tensione pari a circa 1,3V, così che per un ingresso di 5V, la massima uscita ottenibile era uguale a soli 3,7V affinché il dispositivo rimanesse nel campo di regolazione. Più …

Control loop design per l’ottimizzazione delle batterie agli ioni di litio

Il risparmio energetico e la tutela ambientale giocano un ruolo importante nella vita quotidiana delle persone, con l’introduzione di sistemi che fanno sempre di più affidamento alle energie alternative (pensiamo ai sistemi fotovoltaici con accumulatori per sopperire alla mancanza di energia). Le tecnologie utilizzano grandi quantità di batterie ricaricabili, efficienti ed in genere agli ioni di litio. In un primo storico approccio la loro capacità di storage venne vista come un notevole vantaggio rispetto all’efficienza migliorata poi nel corso del tempo. Un tipico goal al risparmio energetico è quello di immagazzinare energia durante i periodi di non di punta …