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Prefazione:
Questo articolo e un
capolavoro !!!!!!!! veramente Alessandro ci ha dato tutte le
informazioni possibili .. Grazie un articolo completissimo . Per
chi vuole leggersi un pochino di storia ecco il
links al forum.
Grazie Alessandro
...Davide S.
Lo Scherzo e
la EZ81
Ho deciso di
scrivere questo articolo perché l’esperienza di progettare
un’alimentatore “a tubo” per lo scherzo è stata un’utilissima
palestra per sperimentare e imparare sempre di più su questo
affascinante hobby……
Tutto nasce con
l’ idea di apportare ulteriori migliorie al mio Scherzo (che già
utilizzava condensatori di accoppiamento in carta e olio e il
filtraggio dell’alimentazione con 2 induttanze, il kit ufficiale
di upgrade insomma), che in prima battuta si sarebbero limitate
alla sostituzione del potenziometro con un commutatore Elma 24
posizioni, diodi fast per il raddrizzamento dell’anodica, nonché
condensatori carta e olio anche nel filtraggio
dell’alimentazione……… Dopo alcuni scambi di idee sul forum di
Adiocostruzioni.com e alcuni preziosi consigli, nasce l’idea di
dotare tutto lo Scherzo di un alimentatore a tubo….. Mi butto a
capofitto in questa impresa che ben presto si rivela essere anche
dispendiosa dato che occorre un nuovo trasformatore di
alimentazione, una raddrizzatrice ovviamente, condensatori carta
olio (una mia fissazione) per il filtraggio e di conseguenza anche
un nuovo cabinet……..finisco poi per acquistare anche tutti i
rimanenti componenti passivi nuovi e di buona qualità (resistenze
kiwame, elettrolitici per il bypass catodico elna cerafine e F&T
per i condensatori che costituiscono l’ulteriore filtraggio a
ridosso del triodo della PCL82……..approposito anch’esse sostituite
con delle Siemens accoppiate). Gli unici componenti rimasti sono i
TU (componenti buoni soprattutto in relazione al prezzo) e le
induttanze di filtro dell’alimentazione.
Come valvola
raddrizzatrice la scelta è andata alla EZ81, un doppio diodo su
zoccolo noval, così ho mantenuto una certa coerenza estetica con
le PCL82. Questa mi permette di realizzare un circuito ad onda
intera, il quale richiede però un TA con secondario a presa
centrale.
Premetto che
chi volesse cimentarsi in un impresa simile, oltre a consultare il
forum (utilissimo) potrà far riferimento ai numeri 38-39-40 di
Costruire hi fi, dove si trova una completissima trattazione
dell’argomento alimentatori, che comunque non fa altro che
riproporre in versione italiana le interessanti pagine del
Radiotron Design Handbook.
Alcune foto della realizzazione
Veniamo al
progetto………la vera difficoltà stà nel dover progettare un
alimentatore in base a caratteristiche e paramentri di un TA che
non abbiamo……allo stesso modo il TA va dimensionato in base
all’alimentatore, all’assorbimento ecc……….è il problema dell’uovo
e la gallina, come he ancor
mensionamendifficoltà er ('o in base all'entatore in base a
caratteristiche e paramentri di un TA che non abbiamo...tileggo
proprio in questi giorni sull’ultimo numero di costruire hi fi.
C’è un articolo che descrive a grandi linee l’utilizzo del Power
Supply designer (www.duncanamps.com,
software molto facile ma efficace che ho utilizzato nelle prime
simulazioni) e tratta appunto delle difficoltà circa il
dimensionamento dei TA, a volte sottodimensionati (così che
scaldano molto), a volte sovradimensionati……addirittura chi scrive
l’articolo dice che non sempre il TA va bene al primo tentativo!!!
Sarà che questo alimentatore me lo sono studiato per bene, sarà
che mi sono affidato per la realizzazione del TA a un’azienda
seria (Bartolucci) ma alla fine, sin dalla prima accensione tutto
è andato alla perfezione; le tensioni misurate in tutto il
circuito sono pari pari quelle riportate nello schema dello
Scherzo originale, dato che il mio intervento si è limitato a
riprogettare l’alimentatore, ma ho lasciato invariato il progetto
della sezione audio (stessa tensione anodica, punto di lavoro
ecc…).
Inizio con la
ricerca dei condensatori di filtro……….categorico il valore del
primo C subito dopo i diodi, 10uF (i diodi a vuoto necessitano di
valori di capacità bassi in questo punto del circuito, pena un
eccessivo innalzamento delle correnti di picco e una prematura
morte del tubo) per usi militari (MBGO2 russo da 600Vdc) e per non
lesinare sul filtraggio 4 Icar da 50uF 450Vac cadauno (molto
ingombranti, anche se poi si riveleranno essere dei condensatori
in polipropilene metallizzato in olio – molto simili ai carta e
olio e dalle stesse caretteristiche di qualità). L’idea iniziale
era quella di realizzare due celle da 100 uF ciascuna parallelando
a due a due gli Icar (quindi 10uF poi 100uF e infine 100uF). Poi
seguo il consiglio trovato su CHF e citato anche tra i “tips &
tricks” del sito
vt52.com qui
www.vt52.com/diy/tips/tips_supplies.htm . In pratica, per
scongiurare problemi di risonanza è preferibile disporre i
condensatori di filtro “a salire” e triplicando ogni volta le
capacità…..
L’alimentatore
iniziava a prendere forma e grosso modo avrebbe avuto queste
sembianze:
Le induttanze
sono quelle dello Scherzo per le quali ho misurato una resistenza
in continua di circa 130ohm (altra difficoltà nella progettazione
di un’alimentatore……occorre sapere a priori i valori della
resistenza in continua delle induttanze, per conoscere la caduta
di tensione ai capi………ovviamente sono stato avvantaggiato avendole
già in mano!)
L’assorbimento
totale dello scherzo si aggira sui 50mA. A questo punto ci vengono
in aiuto i datasheet della EZ81 (riporto quello specifico per
filtro ad ingresso capacitivo):
L’utilizzo è
molto semplice………….in ascissa (orizzontale) la corrente assorbita
(50mA nel nostro caso) in ordinata (verticale) la tensione
efficace in uscita dall’alimentatore (cioè i nostri 285 V
richiesti per alimentare lo Scherzo). Incrociando si ottiene un
punto del grafico cui corrisponde (in questo caso fortuito
l’incrocio è proprio su una curva, se così non fosse stato
occorreva interpolare) una curva. La curva che ci interssa è
quella tratteggiata, riferita ad una capacità di ingresso di 8uF,
molto vicina alla nostra (l’altra curva è riferita a 50uF). La
curva che incrociamo (2x250V) ci da la tensione che dobbiamo avere
ai capi del secondario del TA. Molto importante: tale tensione è
a vuoto. Quindi ci occorre un TA con secondario da
250-0-250. Finito!........... o quasi! Tutto ciò però nell’ipotesi
che la somma delle resistenze in continua viste dal secondario sia
pari a 150ohm per ramo, come si desume anche dal seguente
ulteriore grafico sempre presente nel datasheet (valido per
alimentatore ad ingresso capacitivo):
Tracciando una
retta verticale in corrispondenza dei 250V (tensione a vuoto del
secondario del TA) e incrociando la retta, otteniamo proprio 150
ohm come valore di resistenza visto dal secondario.
La resistenza
totale vista dal secondario vale:
Con: Rsecondario
= resistenza in continua del secondario;
n = rapporto di trasformazione:
Rprimario = resistenza in continua del primario;
R0 = res da porre in serie a ciascun
anodo al fine di ottenere la giusta RT;
In pratica la
resisitenza totale vista dal secondario è data dalla somma della
resistenza stessa del secondario, più la resistenza del primario
vista dal secondario, più l’eventuale resistenza da porre in serie
a ciascun anodo per ottenere i nostri 150ohm.
Riporto quanto
sopra per pignoleria, in quanto anche non rispettando questo
valore di resistenza la raddrizzatrice non soffre.
Occorre tenere
presente anche il fatto che il nostro filtro è più complesso di
quello riportato nella figura sopra (costituido da un solo
condensatore) ci sono infatti le 2 induttanze che hanno una res.
in continua di circa 130 ohm e quindi per 50mA una caduta di circa
13V…….. infatti sul primo grafico ho preso circa 295V per avere un
po’ dimargine.
A questo punto
parto con le simulazioni con il Power supply designer:
La tensione in
uscita risulta essere 287V e l’andamento delle tre tensioni (ai
capi del 1°, 2° e del 3° condensatore) mostra che non ci sono
fenomeni di risonanza, fenomeno che si presenterebbe così (ho
volontariamente invertito gli ultimi 2 condensatori così da avere
10uF, 150uF e 50uF):
Come si può
notare, l’andamento della curva gialla che rappresenta la tensione
in uscita dall’alimentatore presenta un andamento ciclico, che pur
smorzandosi, persiste.
Il software (in
accordo con quanto desunto dai grafici sul datasheet della EZ81)
non rileva eccessive correnti di picco che potrebbero danneggiare
il tubo (normalmente viene segnalato dal programma con una
finestra di avviso).
In ultimo da
notare che come resistenza vista dal secondario del TA ho
impostato proprio 150ohm, quelli che ci risultano dai grafici.
A questo punto
il progetto potrebbe essere finito, nel senso che abbiamo grosso
modo tutti i dati da fornire a chi ci fornirà il TA:
§
Primario 230V
§
Secondario 250-0-250 V
Mancano ancora
2 caratterisitche del TA:
1.
Le
resistenze dei vari avvolgimenti per verificare che torni il
discorso della resistenza vista dal secondario (se nel complesso
fosse minore di 150ohm può essere aggiustata con una res. In
serie, R0.)
2.
La
cosa fondamentale e più importante…………la potenza del TA, ossia
quanta corrente deve essere in grado di erogare. Se
sottodimensionato diviene una stufa con anche effetti negativi sul
risultato sonoro, viceversa se eccessivamente sovradimensionato
oltre a costare più del necessario, avrà una caduta tale (si
perché il valore cha abbiamo, 250-0-250 è a vuoto, senza carico e
conseguentemente calerà un po’ quando il secondario è collegato al
carico – si parla di percentuale di regolazione, in genere un 5%)
da ritrovarci una tensione anodica più alta del previsto.
A questo punto
è il caso di farsi dare da chi fornirà il TA una prima serie di
caratteristiche possibili . Come ho già detto mi sono rivolto a
Bartolucci e in base alle mie richieste (ho richiesto inizialmente
un TA da 80-100 mA) mi ha fornito i seguenti dati:
Primario 230 e
res in continua 13ohm.
Secondario
250-0-250 e res in continua 130 ohm (per i due rami, quindi 2x65
ohm).
In questo caso
applicando la formula vista in precedenza la resistenza vista dal
secondario sarebbe:
Rt
= 65 + (250/230)2 x 13 + R0 = 80 ohm per
ramo
Occorre quindi
una res. di circa 70 ohm per ogni ramo (in serie ad ogni anodo
della EZ81) per avere i nostri 150 ohm (2 res da 68 ohm, la
potenza necessaria la vedremo poi). Quindi un secondario 250-0-250
con res. in continua di circa 65 ohm per ramo va bene per i nostri
scopi.
Risolto il
problema della tensione occorre sapere per quale corrente deve
essere dimensionato il nostro TA. Nel caso dello Scherzo, nella
quale la PCL82 viene fatta lavorare in classe A, la corrente
richiesta all’alimentatore è costante e pari a 50mA, ma questa non
è la corrente che è richiesta al TA. Infatti la corrente in uscita
dall’alimentatore risulta minore di quella che effettivamente
circola nel secondario del TA (e quindi nei diodi), a causa del
filtraggio (sul secondario del TA circola una corrente alternata,
in uscita dall’alimentatore la corrente è continua).
Alcune foto della realizzazione
Ho valutato il
valore di questa corrente sempre con l’utilizzo del PSD. Nel
programma, per valutare la corrente efficace che scorre nel
secondario del TA, occorre impostare il periodo di funzionamento
dell’alimentatore analizzato non su un tempo breve (1000 mS (millisecondi)
di default) ma su un tempo molto più lungo in modo che il
risultato non venga falsato dal transitorio iniziale (ho
utilizzato 20000mS, cioè 20 sec). Comunque un po’ per mio
desiderio di capire fino in fondo quello che stavo facendo, un po’
per quella sorta di strana necessità del principiante di voler
tenere tutto sotto controllo (necessità che cela tutta l’
insicurezza dovuta all’inesperienza) seguendo il procedimento
indicato su CHF nei numeri che prima ho citato, ho ricalcolato
tutto a mano, con l’utilizzo dei diagrammi di Shade.
Anticipo già
che il PSD da come corrente circolante nel secondario per il
nostro schema circa 70mA. Quindi il TA deve essere dimensionato
per garantire continuativamente questa corrente senza scaldarsi
troppo ovviamente.
Di seguito
riporto la schermata dove viene evidenziato l’assorbimento di 70mA
(per la precisione 73mA RMS).
Segue pag 2
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