Utilizzando alimentatori di computer, anche di scarto, è possibile
realizzare ottimi alimentatori per gli apparati radio
Le modifiche da effettuare sono state illustrate
nell'articolo
ALIMENTATORI
PC MODIFICA.
Si ottengono facilmente correnti di 15 o 20 Ampere, mentre è più
difficile ottenere correnti maggiori.
Sorge allora l'idea di collegarne due, o più, in parallelo, per
ottenere correnti di 30, 40 Ampere o più.
La prima cosa da mettere in evidenza è che non accade nessun
inconveniente
se si collegano due alimentatori in parallelo. I diodi raddrizzatori
impediscono alla corrente di un alimentatore di passare nell'altro.
Anche
con un solo alimentatore acceso e l'altro spento non succede nulla di
anomalo, c'è
solo da osservare che le ventole funzionano sempre tutte e due.
Ci sono invece delle difficoltà da superare per ottenere la massima
corrente, nel tentativo di avvicinarsi alla somma delle due
correnti massime.
Analizziamo le difficoltà supponendo che ciascuno dei due alimentatori
possa erogare 20A e al disopra si blocchi.
Dopo aver effettuata la suggerita modifica degli alimentatori
PC
la loro stabilità è eccezionale:
solo un centinaio di millivolt di caduta di tensione alla corrente
massima erogabile, ma
proprio queste elevate prestazioni determinano maggiori difficoltà
quando se ne mettono due in parallelo.
1) Se una tensione supera l'altra, ad esempio di 200mV o più,
solo il generatore di tensione maggiore (fig.1) eroga
corrente.
Il risultato è
che superata la corente massima si blocca. A questo punto il secondo
generatore comincia a dare corrente e poi si blocca anche lui!
(Le tensioni si intendono misurate prima del collegamento in parallelo,
ma possono essere misurate anche dopo, spegnendone uno dei due sia con
l'interruttore, se previsto, sia aprendo il contatto del Power On ,
quello con il filo verde).
fig.1 Se
una tensione è
maggiore solo quel generatore eroga corrente.
2) Se le due tensioni sono uguali (entro qualche diecina di mV), tutti
e due gli alimentatori forniscono corrente ma anche in questo caso non
è detto
che le due correnti siano uguali. Vi è sempre una caduta di tensione,
per
quanto piccola, al crescere della corrente (fig.2). Se queste
due cadute sono
diverse le correnti fornite saranno diverse, per cui quando un
alimentatore raggiungerà 20A l'altro ne darà, per esempio, solo 10 e il
massimo
raggiungibile è solo 30A. Ad ogni modo è già un
passo
avanti!
fig.2
Anche
se si rendono uguali le
due tensioni, le due correnti possono essere diverse.
Per ottenere i migliori risultati è indispensabile compiere
delle
misure di corrente.
Per misurare le due correnti bisognerebbe mettere due Amperometri
all'uscita di ciascuno degli alimentatori prima della congiunzione e
lasciarli fissi. Se invece si usa un solo amperometro non si può
mettere prima da una parte e poi dall'altra poiché le piccole
resistenze degli amperometri alterano tutto.
Io, non avendo due amperometri, ho usato un millivoltometro e ho
realizzato due shunt con spezzoni di filo, quello giallo o
arancione degli alimentatori (ogni shunt è costituito da tre fili di
lunghezza 20cm.) Si tratta di
pochi milliOhm modificabili secondo le proprie necessità, l'essenziale
è
che siano uguali!
Gli shunt vanno inseriti tra i punti B-C e B-D
(fig3). Con un deviatore si misura l'una o l'altra delle due correnti.
E' ragionevole pensare che la commutazione non alteri minimamente il
circuito! fig.3 Come
misurare le
due correnti con un solo millivoltometro
Una
volta realizzato il sistema di misura si può regolare la tensione di
uno degli alimentatori in modo che si abbiano correnti uguali
quando esse raggiungono i valori elevati. In questo modo ci
si
può avvicinare
facilmente a
20A+20A.
La regolazione della tensione è molto critica e va effettuata con
pazienza. Di questo si parlerà più avanti!
Con tale regolazione le tensioni iniziali non saranno più perfettamente
uguali e quindi si avrà che per basse correnti erogherà un solo
alimentatore e per correnti elevate funzioneranno tutti e due, ma ciò
non determina grossi inconvenieti.
ATTENZIONE: Se l'alimentatore usa l'integrato SG6105 è
necessario
modificare le protezioni per i 5V, i 3.3V e per le tensioni
negative(NPV) altrimenti l'alimentatore si spegne.
La criticità di questi alimentatori, quando si mettono in parallelo,
è
dovuta, in fin dei conti, alla loro troppa "perfezione"! Se con 20A
danno una caduta di 100mV significa che si possono schematizzare come
un generatore ideale con in serie una resistenza di solo 5 milliOhm.
Rendiamoli allora "meno perfetti" mettendo in serie una resistenza da 5
o 10 milliOhm. Cadranno su di essa altri 100 o 200mV (è
sempre
qualcosa
di sopportabile!) ma le correnti si ditribuiranno in maniera molto più
equilibrata (fig.4). fig.4
Inserendo
due
piccolissime resistenze le due correnti risulteranno maggiormente
bilanciate, e quindi si potrà raggiungere un valore maggiore.
Le resistenze di così basso valore (e che devono dissipare 4W) si
possono realizzare anche mediante dei pezzi di filo di rame.
Ad
esempio
un filo di rame di 50cm e un diametro di 1mm ha proprio la resistenza
di 10 milliOhm. OHM-Calcolo
resistenza dei conduttori
In figura 5 vengono usati semplicemente i
fili
che
escono dai 12V (quelli gialli) per realizzare le due resistenze di
bilanciamento e che possono essere usate simultaneamente come shunt
amperometrici.
prendendone, ad esempio, tre (o di più se sono sottili) si possono
ottenere, con una trentina di cm, circa 4 milliOhm. Se si vuole mettere
una resistenza maggiore basta prenderli più lunghi.
fig.5 Le
due resistenze
per bilanciare le correnti possono essere costituite dai conduttori
uscenti dall'alimentatore e servono anche come shunt per l'amperometro
(è importante che siano della
stessa lunghezza e della stessa sezione)
COME VARIARE LA TENSIONE
DELL'ALIMENTATORE
E' stato illustrato nella voce ALIMENTATORE PC MODIFICA come
procedere
per modificare la tensione e renderla stabile. fig.6
modifica suggerita
nella voce indicata. fig.7 Altra modifica ivi descritta
Gli alimentatori così modificati hanno una stabilità molto elevata : qualche decimo di volt per correnti di 20 o 30 Ampere.
Per il nostro scopo conviene mettere un alimentatore a tensione fissa
(ad esempio 13.5V) e rendere l'altro di pochissimo variabile intorno a
tale valore, mettendo opportunamente resistenze in serie e in parallelo
ad un potenziometro.
PROVE
Come si fa a provare un alimentatore da 40A? Una soluzione
semplice consiste nel metterci come carico un certo numero di
lampadine per auto che assorbono intorno ai 4A, ma
le lampade hanno il grave difetto che a freddo hanno una resistenza
almeno
cinque volte minore e quindi una corrente iniziale di oltre 20A.
Io
ho utilizzato del comune filo di ferro stagnato che si trova nei
negozi di ferramenta. Quello più comune ha un diametro di 0.7 mm e,
prendendone 3m, presenta una resistenza di circa 1 Ohm.
Ne ho presi 4 metri ottenendo una resistenza di circa 1.3 Ohm.
Collegando il filo all'alimentatore si ottiene una corrente intorno ai
10A. Poiché la potenza che si sviluppa in calore è superiore ai 100W,
il filo si riscalda e la resistenza aumenta. Quindi la corrente
diminuisce a poco a poco ma non scende al disotto dei 6A. Se
qualcuno possedesse del filo di
costantana questo non succederebbe!
Poiché 4 metri non si sa
dove disporli e non si possono avvolgere su un supporto di plastica
perché si riscalda parecchio, io
non ho trovato di meglio che avvolgerli su un supporto di
..porcellana (una comune mattonella delle dimensioni 20cm x 10cm).
Ho provato a realizzare anche un altro carico che assorbisse 20A
iniziali (12A finali) attorcigliando due fili da 4 metri ciacuna e
avvolgendoli sulla medesima mattonella.
Alla fine ho realizzato due "mattonelle" da 20A e due da 10A e un
carico varibile 0-8A fattto con alcuni transistor di potenza,
il cui schema e la cui foto compaiono in fig.8.
fig.8
carico per otenere correnti da 0 a
oltre 50A e e sua realizzazione .... artigianale.
fig.9
Costruzione ... edilizia di una resistenza di circa1.3 Ohm capace di
sopportare 10A.
Con tale strumento è possibile valutare abbastanza
accuratamente
le
prestazioni degli alimentatori e fare le regolazioni.
C'è da raccomandare di effettuare
le misure
alle correnti elevate per tempi brevi, altrimenti
qualche componente dell'alimentatore potrebbe cedere.
MISURE SPERIMENTALI
Mediante il dispositivo a... mattonelle, ho realizzato alcune misure:
fig
10 La
tensione di un alimentatore modificato è estremamente costante se
misurata direttamente sulla scheda, ma mostra una maggiore caduta se
viene misurata sui contuttori esterni. L'alimentatore, classificato
450W
, indicava 19A per i 12V ed ha fornito 28A prima che
intervenisse la protezione.
Il
grafico in rosso è stato ottenuto
utilizzando 5 conduttori gialli (e tutti i neri disponibili)
dell'alimentatore, tagliati a circa 30
cm di lunghezza (sono piuttosto sottili per evidenti motivi
economici). Conviene, quindi, sostituire i
conduttori con
altri di sezione
maggiore oppure usare le cadute secondo le indicazioni delle
figure 4 e 5 fig.11
Con due alimentatori si sono ottenuti più di 50 Ampere con
una
variazione di tensione di circa 350mV dovuta, in gran parte,
ai
conduttori gialli di 30cm e di sezione piuttosto piccola. Tale caduta
non si è voluta ridurre ulteriormente proprio per migliorare la
distribuzione delle correnti.
fig.12
Il grafico indica le correnti erogate dai due alimentatori (uno da 450W
e l'altro da 550W secondo la targhetta!). La tensione di uno è stata
variata (di poco!) in modo che dessero la stessa corrente
intorno
a 30A. Si nota che solo uno dei due dà corrente alli'inizio (cioè per
basse correnti) mentre l'altro è praticamente bloccato (non dà neppure
i 5 Volt) ma ciò non è sembrato produrre inconvenienti.
Osservando
la fig.11 si nota che per per correnti basse uno dei due alimentatori
non dà corrente, ciò è una logica conseguenza di quanto osservato in
fig.1.
Ciò che invece desta un po' di perplessità è che scompaiono
anche i 5 volt ( l'alimentatore è praticamente bloccato). Ciò è dovuto
al fatto che il circuito comparatore riceve una tensione di feedback,
dovuta all'altro alimentatore, maggiore del normale. Riduce allora la
larghezza degli impulsi per far diminuire l'uscita, ma ciò non produce
effetti. Riduce quindi la larghezza dei detti impulsi fino a zero
(oltre non può andare!) e perciò scompaiono anche i 5 volt.
L'alimentatore non si spegne però (nel caso del SG6105 è necessario
modificare le protezioni!) e quando la tensione di uscita
scende un pò, ritorna a funzionare regolarmente.
Inserendo
un diodo all'uscita di ogni alimentatore questo inconveniente si
eliminerebbe, ed anche ogni ventola girerebbe solo con il proprio
alimentatore in funzione.
Tuttavia l'inserimento di un un diodo
produrrebbe sia una ulteriore caduta di tensione sia un riscaldamento
con l'ulteriore necessità di un dissipatore.
La mia sperimentazione sembra provare che di tale diodo se ne possa
fare a meno.
L'esigenza
di tale diodo viene in genere dettata dalla considerazione che, in due
generatori in parallelo, quello di tensione minore possa costituire un
corto cicuito per l'altro. Ma nel nostro caso ciò è scongiurato dai
diodi raddrizzatori presenti nei singoli alimentatori. Perciò non c'è
nessuna necessità di aggiungere altri diodi!
INSERIMENTO SPIE
Un monitoraggio mediante spie luminose è molto utile.
Delle spie dovrebbero indicarci se gli alimentatori sono in
funzione. Da notare che il movimento delle ventole non implica il
regolare funzionamento poiché, essendo le uscite collegate in
parallelo, tutte e due girano anche se è attivo uno solo
degli
alimentatori. Analogamente dei led collegati all'uscita non
raggiungerebbero lo scopo.
fig.13 Il primo led è sempre acceso, il secondo solo se l'alimentatore è attivo.
La cosa migliore è collegare un LED
(mediante una opportuna resistenza) sulla tensione di 5Volt
(filo rosso)
che
quindi si accende solo se l'alimentatore è in funzione.
Conviene mettere anche un led collegato ai 5V di servizio per non avere dubbi sullo stato di accenzione o spegnimento.
fig
14 Questa è la foto dei due alimentatori
durante la sperimentazione. Si notano i due shunt amperometrici (di
colore arancione). In
basso si intravede l'amplificatore SLA300 che richiede oltre 30A per
funzionare. Adoperando un solo alimentatore si sentiva una forte
vibrazione nei picchi di modulazione e talvota si bloccava, con due non
si avverte più nulla
e posso tranquillamente spingere anche al massimo della potenza.
ALTRE MISURE
Il grafico di figura 12 mi ha indotto ad
ulteriori indagini. Ho scoperto un fatto banale ma importantissimo: i
cinque conduttori gialli di 30cm erano di sezione molto diversa. Non ci
avevo fatto troppo caso! Ma questa differenza è la causa di quello
strano funzionamento.
Apparentemente
i conduttori sembravano uguali, ma osservandoli con una lente
ho
visto che da una parte c'era scritto AWG18 e da una'altra parte AWG20.
Ricercando
su internet ho visto che le rispettive sezioni sono 0.82mmq
e 0.51mmq. Quindi le rispettive resitenze sono
quasi una
doppia dell'altra.
Stavo pensando di dissaldare quei fili
e sostituirli con altri sicuramente uguali, ma poi ho pensato di
utilizzare tre fili in un alimentatore e cinque nell'atro. In tal modo
le resistenze diventano quasi uguali.
Ho reso poi le tensioni dei due alimentatori il più possibile uguali ed
ecco i risultati:
fig.15
risultato finale : con 50A una caduta di solo 200milliVolt.
fig.16
Le distribuzioni delle correnti non presentano anomalie. Le due
tensioni sono state regolate allo stesso valore in assenza di carico.
(i grafici
sono un po' idealizzati a causa delle difficoltà di misura)
Per
tarare i due
alimentatori alla stessa tensione ho usato un
piccolo artificio: mi sono affidato ai due Led spia
messi
tra i 5Volt (filo rosso ) e la massa con una resistenza di un centinaio
di ohm.
Senza assorbire corrente (con il solo carico delle ventole) se
le tensioni di uscita sono un po' diverse, l'alimentatore di tensione
minore si blocca, non cè più tensione sui 5Volt e il LED
si spegne.
Tale fenomeno
si può sfruttare per tarare le tensioni iniziali con precisione:
bisogna variare lentamente una
delle due tensioni in
modo che tutti e due i Led si accendano! (fig.17)
La
regolazione è molto critica e temevo che non si conservasse nel tempo.
Ho notato invece che anche dopo qualche giorno i due Led
hanno continuato ad accendersi entrambi.
fig.17
realizzazione finale : 13.8V a 0A, 13.6V a 50A. I
due LED verdi accesi, con corrente vicino allo zero,, indicano la
perfetta uguagianza delle tensioni. Per i fili neri sono utilizzati
tutti quelli possibili.
CONCLUSIONE
Si possono trarre alcune conclusioni dalle sperimentazioni.
1)
Non è necessario mettere alcun diodo all'uscita dei singoli
alimentatori. Concettualmente, in due alimentatori in parallelo
quello di tensione minore costituirebbe un cortocircuito per
l'altro. Ma qui ci sono i diodi raddrizatori che impediscono
il
passaggio della corrente.
2)La perfetta ugualianza delle due tensioni si può ottenere con due led
collegati ai 5 Volt (filo rosso).
3)
La distribuzione delle correnti dipende quasi esclusivamente dai
conduttori che vanno dalla scheda interna al punto di unione
delle due tensioni. I cavi devono essere tassativamente della stessa
lunghezza e della stessa sezione.
Ciò, col senno di poi, si sarebbe
potuto dedurre ragionando sulla schematizzazione seguente: fig.18
R1 e R2 sono le resistenze dei conduttori che dalla scheda
interna vanno all'esterno. E' molto importante che siano uguali.
I due generatori, supposti avere forze elettromotrici uguali,
hanno resistenza interna molto piccola. Le resistenze
dei conduttori (R1 e R2)) sono dello stesso ordine di grandezza
e
perciò è molto importante che siano uguali. (si trascurano le
resistenze dei fili neri conservati in gran numero). Aumentando un po'
le resistenze
migliora l'uguaglianza delle due correnti. Nel caso di alimentatori di
potenza diversa si potrebbe giocare sui valori di R1 e R2 per
avere la
desiderata suddivisione delle correnti
4) Si può
pensare che si potrebbero mettere in parallelo anche 4 o 5
alimentatori, ottenendo facilmente un centinaio di ampere, ammesso che
ciò ci serva!
