Picco Di Potenza In Rapporto Alla Corrente E Alla Resistenza

[olometabolo]

Buongiorno

So seguendo dei video per realizzare un carico ad assorbimento di corrente costante. Ad un certo punto nel video si parla della potenza dissipata dal mosfet in rapporto alla corrente circolante ( e alla resistenza del circuito).

La persona dice che a tensione costante al diminuire della resistenza aumenta la corrente (anche se non in modo lineare come indicato nel suo grafico visto che I=V/R) e fino qui ci siamo. Poi dice che la potenza é P=I²*R ( e anche questo é vero) ma continua dicendo che dopo il punto d'incrocio tra resistenza e corrente la Potenza diminuisce perche "un numero elevato al quadrato moltiplicato per un piccolo valore di resistenza inferiore a 1 genera dei valori molto piccoli)

Ecco qui mi sono perso perche per me la potenza aumenta sempre. Se prendo 12V e una resistenza di 0.1Ohm sono I=VxR 120A dunque una potenza di P=I²xR di 1440

Comunque sembra avere ragione lui perche dopo effettua dei test ed effetivamente ad un certo momento il mosfet dissipa meno potenza nonostnate un passaggio di corrente superiore.

Chi ha la gentilezza di farmi luce su questo stranezza.

Grazie

[gabri-z]

ad un certo momento il mosfet dissipa meno potenza nonostnate un passaggio di corrente superiore.

Ehh .. si ! Dato che si parla di tensione costante , più conduce il transistor , più aumenta la corrente , ma allo stesso tempo , scende la tensione ai '' capi '' del transistor , che si comporta da ''resistenza'' variabile , tra gli 0 Ohm e l'infinito (In realtà rovescio ) (tutta teoria ).

La potenza dissipata è si R X I² , ma puoi esprimerla anche come V² / R =P .

Calcola le potenze dissipate da entrambi nei casi estremi (Mos aperto - Mos chiuso ) e nel caso di mezzo , ''resistenza'' Mos = resistenza di carico

[olometabolo]

Ehh .. si ! Dato che si parla di tensione costante , più conduce il transistor , più aumenta la corrente , ma allo stesso tempo , scende la tensione ai '' capi '' del transistor , che si comporta da ''resistenza'' variabile , tra gli 0 Ohm e l'infinito (In realtà rovescio ) (tutta teoria ).

Ci sto capendo ancora meno

Se si parla di tensione costante come fa a scendere" la tensione ai '' capi '' del transistor"??? Nel senso i "capi" del transistor sono drain e surce e corrispondono a + e - del circuito.

Calcola le potenze dissipate da entrambi nei casi estremi (Mos aperto - Mos chiuso ) e nel caso di mezzo , ''resistenza'' Mos = resistenza di carico

Allora mos aperto corrente 0 potenza 0

Mos chiuso teoricamente sarebbe potenza infinita ( se esistesse un generatore ideale) ma in realtà sarà limitata dalla resistenza interna del generatore

Caso di mezzo se le resistenze del mosfet e del carico sono uguali abbiamo un partitore di tensione ovvero la potenza dissipata sarà la metà di quella totale

Ok ho fatto i conti ma non ho capito meglio il problema, l'unica cosa che trovo logica (matematicamente) é che qualsiasi numero moltiplicato per 0 da zero dunque se la resistenza é zero (tipo superconduttore) la potenza dovrebbe essere 0 anche se la corrente fosse infinita.

[Livio Orsini]

No se la corrente fosse infinita e la resistenza fosse 0 la potenza tenderebbe all'infinito.

la funzione è P=I²/R, cioè infinito al quadrato diviso zero; la funzione è indefinita ma la tendenza dei limiti propende per l'infinito.

[olometabolo]

la funzione è P=I²/R

Perché I² diviso R? se mai V² vista la relazione P=I²*R=V*I=V²/R

Resta il fatto che non capisco il perché dell'abbassamento di potenza dopo un certo punto anceh se V resta fisso e I aumenta

[Livio Orsini]

Scusa ho digitsato il tasto vicino perchè non ero ancora del tutto sveglio; però la sostanza non cambia, la potenza tende ad infinito sempre se abalizzi i limiti della funzione.

Resta il fatto che non capisco il perché dell'abbassamento di potenza dopo un certo punto anceh se V resta fisso e I aumenta

Quale V resta fissa? Quella di alimentazione?

Se non varia la tensione tra S e D del mosfet e non varia la tensione di alimentazione anche la corrente non varia.

Se il mosfet è usato come generatore di corrente costante e non varia la tensione di alimentazione deve variare la tensione S-D. Se aumenti la corrente geenrata ed il carico rimane costante deve diminuire la tensione S-D.

Se rimane costante la tensione S-D ed aumenta la corrente di drain significa che ilc arico esterno avrà un'impedenza inferire.

A questo punto ti basta fare i conti con le varie combinazioni e ti rendi conto dell'andamento della potenza dissipata dal mosfet

[olometabolo]

Quale V resta fissa? Quella di alimentazione?

Si esatto l'alimentazione resta fissa a 6V

Se il mosfet è usato come generatore di corrente costante e non varia la tensione di alimentazione deve variare la tensione S-D

Il mosfet é usato come "resistenza" per generare un assorbimento di corrente costante. S-D sono collegati direttamente all'alimentatore dunque la loro tensione resta fissa se lo si collega ad un alimentatore a tensione costante.

[Livio Orsini]

Prova mettere lo schema elettrico, poi se ne parla con cognizione di causa.

Comunque al di là di quello che potrebbe essere un caso particolare, quando si vuole usare un mosfet come resistore si sfrutta il primo tratto della caratteristica di uscita del dispositivo, quello in cui la corrente di di drain, per Vds costante, è una funzione lineare della tensione Vgs. Il concetto è un po' semplificato ma essenzialmente corretto.

Mantenendo fissa il valore della tensione Vds ed anche la tensione Vgs, anche la Id sarà costante.

Per variare la Id è indispensabile variaree la Vgs. la funzione è (quasi) lineare.

Se la tensione Vds rimane costante, la potenza dissipata dal mosfet è proporzionale alla corrente; cresce la corrente cresce la potenza e viceversa. Sempre se si lavora in zona lineare.

Modificato: 5 agosto 2015 da Livio Orsini

[fede1942]

Credo che il senso di quanto viene mostrato nel tube sia che la potenza dissipata sul mosfet cala quando si va oltre al funzionamento lineare. La resistenza del mosfet tende alla Rds(on), molto bassa (ordine dei mΩ) con conseguente caduta di tensione minima tra source e drain e basso valore di potenza (V²/R) dissipata sul mosfet.

Per capirci, parlando terra terra, in saturazione il mosfet agisce come un pezzo di cavo che, se adatto alla corrente in gioco, dissipa pochissima potenza.

Premetto che non ho guardato il filmino perchè li odio, preferisco un bel pezzo di carta scritto

[gabri-z]

preferisco un bel pezzo di carta scritto

Giusto , ma l'uomo del video si riferisce ad uno schema che presenta anche !

[gabri-z]

Comunque sembra avere ragione lui perche dopo effettua dei test ed effetivamente ad un certo momento il mosfet dissipa meno potenza nonostnate un passaggio di corrente superiore.

Si , ma la resistenza cosa.......dice ? Tutta (quasi) la tensione si ritrova adesso ai capi della resistenza perché si comporta in modo lineare (ancora quasi ) al passaggio della corrente che l'attraversa .

[olometabolo]

Ecco lo schema

[gabri-z]

Alla fine è lo schema del filmato ; che valori hai per V₁ e V₂ ?

Se V1 e V2 sono dello stesso valore o simili , accade quel che dici , al massimo della corrente , il MOS dissipa molto meno o quasi niente ; se invece fai V2 = 3 * V1 , dimmi se il MOS comincia raffreddarsi al massimo della corrente che inietti nel resistore

A proposito , hai avuto pazienza di guardare il video d'origine , di Dave ....il tipo è un po ma..o , ma io capisco abbastanza bene il suo inglese ''orientale '' , parla molto chiaro .

[olometabolo]

Se V1 e V2 sono dello stesso valore o simili , accade quel che dici , al massimo della corrente , il MOS dissipa molto meno o quasi niente ; se invece fai V2 = 3 * V1 , dimmi se il MOS comincia raffreddarsi al massimo della corrente che inietti nel resistore

In verita non ho ancora realizzato il circuito perche volevo capire prima la teoria per realizzarlo.

Comunque secondo il progetto V1 dovrebbe essere 5V e il mosfet di tipo logic ( ovvero tutto aperto con 5v sul gate) Anche se l'opamp ha una piccola caduta in modalita buffer dovrebbe far aprire quasi completamente il mosfet.

Quando spiega il circuito dice che il voltmetro nero é collegato al mosfet e che moltiplicando per l'intensità sul generatore si ha puo calcolare la resistnenza del mosfet.

Quello che non capisco é perche ci sia caduta di tensione ai capi del mosfet ma non ai capi del generatore e come sia possibile che la potenza dissipata diminuisce nonostante la tensione di alemintazione sia costante e l'intensità aumenti.

Questo sembra violare la legge di ohm

Aproposito , hai avuto pazienza di guardare il video d'origine , di Dave ....il tipo è un po ma..o , ma io capisco abbastanza bene il suo inglese ''orientale '' , parla molto chiaro .

Non mi toccare Dave é il mio mito... Si il video di Dave l'ho visto tutto (piu di una volta) ma non spiega molto il perché e il percome

Il video che ho linkato, invece, lo trovo molto didattico spiega molto bene usando dei paragoni clazanti ( tipo l'esempio della levigatrice a nastro )

[gabri-z]

Quello che non capisco é perche ci sia caduta di tensione ai capi del mosfet ma non ai capi del generatore

E secondo Te , quale sarebbe il generatore ?

ovvero tutto aperto con 5v sul gate

Se Ti ricordi , la tensione nel ingresso del secondo AO viene dimezzata (da Te no )

Questo sembra violare la legge di ohm

Ehh, questo proprio NO ! , Il circuito si BASA sulla legge di Ohm ! (anche )

[Mirko Ceronti]

In verita non ho ancora realizzato il circuito perche volevo capire prima la teoria per realizzarlo.

Ti consiglio qualcosa di più pratico e performante......

[Livio Orsini]

Ecco lo schema

Ecco finalmente si può discutere su dati di fatto.

Come ho scritto nel #6, la tensione ai capi del mosfet non è costante.

Al variare della corrente si ripartisce in modo proporzionale tra R2 e Rds. Questo secondo la legge di ohm.

R2 è costante, mentre Rds no. Questo è proprio il principio che permette al mosfet di comportarsi, entro un certo intervallo, come generatore di corrente.

U1 è un "voltage follower" (R1 è meglio ometterla) e traferisce la tensione del generatore come riferimento ad U2 che la compara con la tensione ai capi di R2. Il circuito cerca di raggiungere il suo equilibrio, ovvero con le tensioni agli ingressi di identico valore, variando la resistenza Rds del mosfet..

Esempio pratico con valori ipotetici sganciati dalal realtà

Se fissi un valore di riferimento di 1.5V, trascurando i piccoli offset degli operazionali, dovrai avere 1.5 V ai capi di R2 quindi la corrente che percorre il mosfet e R2, è pari a 1.5A. Se la tensione V2 è, ad esempio, 9V la tensione D-S è pari a 7.5 V. Le potenze dissipate saranno 1.5 W per R1 e 11.5W per il mosfet.

Portando a 2V la tensione di riferimento, la corrente sale a 2 A, la cdt di R2 è 2v e quella del mosfet è 7V. Le pèonte saranno pari a 4W e 14 W, rispettivamente.

Con 4 v di riferimento siavranno: 4 A di corrente , 4V per R2 e 5V per Vd-s, con 16 W dissipati da R2 e 20 W dissipati dal mosfet.

Con 8 V di riferimento i valori diventano 8A, 8V e 1V, con dissipazioni pari a 64W per R2 e 8W per il mosfet.

Se ti fai un foglio di calcolo con excel puoi verificare velocemente, con varie combinazioni, i punti di inversione della dissipazione di potenza del mosfet.

Attenzione.

Prima di passare ad un calcolo di simulazione bisogna confrontare la caratteristica mutua del mosfet prescelto onde la vorare solo oltre la soglia di conduzione del medesimo.

Giusto , ma l'uomo del video si riferisce ad uno schema che presenta anch

Io i video non liapro per principio se non sono più che sicuro dell'origine. In questo modo in oltre 30 anni non ho mai avuto pc infetti.

Poi, per me c'è anche un'altra questione di principio; se chiedi un aiuto devi dare tutte le informazioni, non pretendere che chi ti risponde se le vada a cercare.

Modificato: 6 agosto 2015 da Livio Orsini

[olometabolo]

Come ho scritto nel #6, la tensione ai capi del mosfet non è costante.

Nel video la persona fa delle prove con e senza il resistore da 1 Ohm

Con il resistore da 1Ohm sono d'accordo che la tensione ai capi del Mosfet possa variare ma senza come é possibile?

alla fine riporta questi valori:

Alimentazione degli opamp 12V

Carico alimentazione 6V 130mA

senza resistore

Fet 5.6V Tfet 55° "resistenza" fet 43 ohm

Con resistore

fet 5.4V Tfet 54° "resistenza" fet 41 ohm Tres 16°

alimentazione 6V 1373mA

senza resistore

Fet 1.7V Tfet >100° "resistenza" fet 1.238 ohm

Con resistore

fet 0.2V Tfet 35 ° "resistenza" fet 0.145 ohm Tres 57°

U1 è un "voltage follower" (R1 è meglio ometterla) e traferisce la tensione del generatore come riferimento ad U2 che la compara con la tensione ai capi di R2.

R1 é un potenziometro multigiro che serve per definire il voltaggio di referenza dell'opamp1 che poi lo passa al secondo per fare la comparazione con il carico finale. Se non ho capito male il primo opamp serve per disaccopiare i due circuiti.

Se ti fai un foglio di calcolo con excel puoi verificare velocemente, con varie combinazioni, i punti di inversione della dissipazione di potenza del mosfet.

Ho fatto di meglio ho simulato con LTspice

In rosso la corrente che attraversa il circutio in verde la potenza dissipata dal mosfet e in blu quella della resistenza

[olometabolo]

Nel video la persona fa delle prove con e senza il resistore da 1 Ohm

Con il resistore da 1Ohm sono d'accordo che la tensione ai capi del Mosfet possa variare ma senza come é possibile?

Mi rispondo da solo i cavi che ha usato avevano una resistenza di 0.6ohm e ne ha usati 2 ecco da dove veniva la caduta di tensione (ed ecco spiegato perché il circuito funzionava anche senza resistenza)

[gabri-z]

Aumenta V2 di 3-4 volte , e ripeti la simulazione , dovresti vedere la tracia verde molto più elevata .

Continuo a non capire cosa non Ti è chiaro .

[Livio Orsini]

Mi rispondo da solo i cavi che ha usato avevano una resistenza di 0.6ohm e ne ha usati 2 ecco da dove veniva la caduta di tensione (ed ecco spiegato perché il circuito funzionava anche senza resistenza)

Diciamo meglio: non c'è resistenza concentrata, ma resitenza distribuita.

Per fortuna la legge di ohm non mente mai, se i risultati contrastano con questa legge, c'è sicuramente un errore.

Ho fatto di meglio ho simulato con LTspice

ottimo lavoro. Io però mi fido di più di un sistema che domino completamente come un modello fatto da me.

Continuo a non capire cosa non Ti è chiaro

No Gabri, ora gli è tutto chiaro. Ha scoperto che hanno usato dei cavi con 0.6ohm di resistenza per semitratta (saranno0 stati cavi di nikel cromo ).

[olometabolo]

Continuo a non capire cosa non Ti è chiaro .

Ho capito tutto grazie al votro aiuto

Il problema era la differenza di potenziale ai capi del moefet in assenza della resistenza da 1ohm. La spiegazione arriva nel video successivo in cui spiega che i suoi cavi avevano una resistenza di 1.2ohm