Alimentatore da laboratorio e batteria invertita

[Maverick87]

Un saluto a tutti, vi scrivo per esporvi un piccolo problema e chiarirmi qualche dubbio.

 

Possiedo da qualche anno un alimentatore da laboratorio Aim-TTI EL-302R 30V 2A.

Ieri avevo necessità di ricaricare una batteria al piombo, ma distrattamente ho collegato la batteria con polarità invertita ai terminali di uscita dell'alimentatore.  

L'alimentatore era acceso ma l'erogazione disattivata (l'interruttore che attiva l'uscita era spento). La batteria è rimasta collegata per una frazione di secondo in quanto il morsetto l'ho subito allontanato alla vista della scintilla. L'alimentatore è funzionante ma un odore di bruciato mi ha insospettito ed ho provveduto ad ispezionarlo internamente trovando (per ora) una pista bruciata sul pcb che ospita l'uscita e i controlli. La pista in questione è quella che collega il terminale negativo con il diodo (di protezione ??) in parallelo.

 

Venendo ai dubbi e alle domande:

- non ci sarebbe dovuto essere un fusibile in serie a uno dei terminali affinchè quel diodo assolvesse correttamente alla sua funzione evitando il danno riportato?

- se sì, sarebbe opportuno inserirlo apportando una modifica?

- la pista bruciata collega il terminale negativo solo al diodo, mentre lo stesso terminale è collegato al resto dei componenti da altre piste che risultano intatte; sarebbe opportuno, secondo voi, indagare se altri componenti possano essere stati coinvolti, magari dopo aver reperito lo schema elettrico?

 

Dal manuale d'uso si legge:

"Protezione

L’uscita è dotata di protezione da cortocircuito intrinseca ed è protetta dalle tensioni inverse a mezzo di un diodo; la corrente inversa continua non deve superare 3 Amp, sebbene i transienti possano essere molto più alti.

In comune con tutti gli alimentatori a estremità singola regolati di serie, l'unità non è in grado di abbassare la corrente fornita da una fonte esterna.

Se da una fonte esterna si applica una tensione maggiore della tensione di uscita impostata, il regolatore interno si spegne, il flusso di corrente si arresta e il voltmetro rileva la tensione applicata. Non ne conseguirà alcun danno sempre che la tensione applicata non superi di oltre 20 volt la tensione di uscita massima dell'alimentatore. È vietata l'applicazione di una tensione superiore a questa."

 

Grazie a chi vorrà condividere le proprie considerazioni.

[Darlington]

Il diodo in antiparallelo è la classica protezione crowbar, non si è danneggiato altro perché non c'è altro che possa danneggiarsi, il discorso è che una batteria anche piccola è in grado di erogare decine di ampere senza scomporsi, quindi altro che 3A.

 

Io piuttosto che mettere fusibili imparerei a prestare maggiore attenzione in futuro.

[Maverick87]

Ciao Darlington e grazie per il tuo intervento, dunque, dando per scontato che prestare maggior attenzione ed evitare certe situazioni sarebbe l'ideale, purtroppo le disattenzioni sono dietro l'angolo, per decine di volte ho fatto l'operazione correttamente ma è bastato un momento di distrazione per creare l'inconveniente. Se, per altro, esistono le protezioni da inversione di polarità suppongo che sia una disattenzione piuttosto comune 

 

Detto ciò, ci sono alcuni aspetti che non mi sono chiari.

 

Non conoscevo il nome di "protezione crowbar" e facendo una rapida ricerca riporto quanto scritto su wikipedia:

"Il crowbar, in presenza di una sovratensione sull'alimentazione, la mette in cortocircuito.Questo richiede che a monte di questa protezione sia previsto un dispositivo che limiti la corrente (un fusibile o dispositivo con le stesse funzioni a ripristino manuale od automatico)." 

 

Ho avuto modo di leggere un'altra discussione dove in un tuo intervento affermavi che:

"Il diodo in antiparallelo a valle del fusibile è la soluzione migliore e più largamente usata; non spreca corrente, basta scegliere un diodo che regga almeno pari corrente del fusibile, se si sbaglia polarità questo conduce e il fusibile brucia."

Mi verrebbe da dedurre che manca un fusibile nel mio alimentatore, dove sbaglio? Che funzione ha quel diodo in antiparallelo in assenza di fusibile?

 

Inoltre:

  Il 07/05/2018 alle 06:15 , Darlington ha scritto:

non si è danneggiato altro perché non c'è altro che possa danneggiarsi,

Expand  

che senso ha inserire questa classica protezione crowbar se non c'è nulla da proteggere? Suona come un airbag nel vano portabagagli dove l'unica cosa che si danneggia a seguito di incidente è la protezione stessa... o mi sfugge qualcos'altro?

[del_user_97632]

quel diodo antiparallelo viene messo per evitare collegamenti di batterie con polarita' invertita.

 

Maverick dici bene: salva l'alimentatore, ma il carico (invertito) e le piste tra il diodo e l'uscita ne pagheranno le conseguenze se non si interpone un fusibile tra il diodo e l'uscita.

 

 

[Darlington]

  Il 07/05/2018 alle 08:13 , Maverick87 ha scritto:

Che funzione ha quel diodo in antiparallelo in assenza di fusibile?

Expand  

 

Nella discussione che citavi tu, la protezione era all'ingresso dell'alimentazione di un dispositivo, ed in quel caso è necessario interrompere il flusso di corrente prima possibile perché una inversione di polarità altrimenti ha esiti distruttivi; nel tuo caso la protezione è all'uscita di un alimentatore, per aggiungere un fusibile dovresti tagliare da qualche parte la pista in uscita dal positivo. Se lo metti in serie al diodo, è perfettamente inutile (proteggerebbe il diodo, non l'alimentatore)

[Maverick87]

Grazie _angelo_, quando dici che salva l'alimentatore in che modo lo fa? cortocircuitando i terminali di uscita e abbassando la tensione applicata?

Una volta bruciata la pista, come in questo caso, il diodo non è più collegato in parallelo, è come se non ci fosse, quindi al verificarsi di un altro eventuale episodio non andrebbe più in conduzione.

C'è una qualche ragione tecnica per la quale è stato preferito sacrificare le piste piuttosto che un fusibile in serie all'uscita? O è solo una scelta progettuale infelice?

Come vi comportereste in un caso simile? Andreste a ripristinare la pista saltata? Inserireste anche un fusibile? 

[Maverick87]

Si Darlington, lo so che in quella discussione si parlava di ingresso, ma se collego una fonte esterna di alimentazione al circuito di uscita dell'alimentatore, questo non rischia di diventare un "ingresso" ?

 

Ovviamente non intendevo mettere un fusibile in serie al diodo, ma in serie ad uno dei terminali di uscita dell'alimentatore:

  Il 07/05/2018 alle 00:23 , Maverick87 ha scritto:

Venendo ai dubbi e alle domande:

- non ci sarebbe dovuto essere un fusibile in serie a uno dei terminali affinchè quel diodo assolvesse correttamente alla sua funzione evitando il danno riportato?

Expand  

 

[del_user_97632]

Si salva perche' in un collegamento al contrario tutta la corrente passa nel diodo, tutto quello che viene a valle e' salvo.

Come spiegato da Darlington, al posto della pista bruciata mettici in qualche modo un fusibile

 

 

 

[Maverick87]

Ok _angelo_, il problema è che la pista bruciata è quella che nel tuo disegno corrisponde al tratto verticale sotto D1, e mettere un fusibile lì equivale a metterlo in serie al diodo, dove appunto non serve. Deduco che dovrei ripristinare il collegamento del diodo in parallelo e successivamente modificare in modo da inserire il fusibile tra uscita positiva del pcb e connettore positivo sul pannello frontale, giusto?

[Darlington]

  Il 07/05/2018 alle 10:10 , Maverick87 ha scritto:

C'è una qualche ragione tecnica per la quale è stato preferito sacrificare le piste piuttosto che un fusibile in serie all'uscita?

Expand  

 

Il produttore non può prevedere il 100% delle eventualità ed un alimentatore da laboratorio non è nato per fare da caricabatterie, anche se in caso di emergenza lo può fare.

 

Se l'alimentatore è limitato in corrente qualsiasi fusibile risulterebbe inutile e non farebbe altro che replicare la protezione elettronica già esistente, senza aggiungere altri vantaggi.

 

Il diodo in antiparallelo probabilmente è stato messo a protezione di eventuali transienti provenienti dal carico, tipo il kick-back induttivo dei motori, che può danneggiare l'elettronica del dispositivo, non certo per proteggere l'utente dal collegamento di una batteria al contrario; è esattamente come i dispositivi di sicurezza dell'auto, non sono là per proteggere il conducente dalla sua dabbenaggine. Un esempio lo diede la Citroën con la Xantia Activa, unica nel suo genere, sospensioni idropneumatiche come le altre Xantia con in più l'aggiunta del controllo attivo del rollio, la macchina non imbardava mai, MAI, neanche quando fischiavano le gomme. Il risultato fu che la gente finiva nei fossi perché non percependo l'imbardata pensavi di poter affrontare la curva ai duecento all'ora senza problemi, superando i limiti fisici del telaio.

 

  Il 07/05/2018 alle 10:10 , Maverick87 ha scritto:

Come vi comportereste in un caso simile? Andreste a ripristinare la pista saltata? Inserireste anche un fusibile? 

Expand  

 

Io lo ho già detto: lo ripristinerei così come è, anche per non andare a tagliare la pista del positivo.

 

Piuttosto se vuoi caricarci altre batterie, fatti un cavo apposito con un portafusibile volante in serie, con fusibile da 2A (o anche meno): quello, unito al diodo, ti darebbe la tua protezione senza dover fare taglia e cuci sul pcb.

[Maverick87]

  Il 07/05/2018 alle 10:59 , Darlington ha scritto:

Il produttore non può prevedere il 100% delle eventualità ed un alimentatore da laboratorio non è nato per fare da caricabatterie, anche se in caso di emergenza lo può fare.

Expand  

Certo, è ovvio, tuttavia come riportato dal manuale nel mio primo post, l'eventualità di tensione inversa e tensione da fonte esterna sono state previste quindi mi sarei aspettato una forma di protezione in questo caso.

 

  Il 07/05/2018 alle 10:59 , Darlington ha scritto:

Il diodo in antiparallelo probabilmente è stato messo a protezione di eventuali transienti provenienti dal carico

Expand  

Perfetto, questo sembra dare più senso alla cosa, non ci avevo pensato, grazie! 

 

  Il 07/05/2018 alle 10:59 , Darlington ha scritto:

Io lo ho già detto: lo ripristinerei così come è, anche per non andare a tagliare la pista del positivo.

Expand  

In realtà la modifica che avevo in mente non andava ad interessare minimamente le piste del pcb ma si trattava di giocare con un paio di occhielli sul perno del connettore positivo di uscita (a livello teorico fattibile, praticamente devo verificare lunghezza perno filettato e spazio a disposizione). Detto ciò, cone il senno di poi, sicuramente adotterò questa o la soluzione del cavo ad hoc! 

[GiRock]

  Quote

che senso ha inserire questa classica protezione crowbar se non c'è nulla da proteggere? Suona come un airbag nel vano portabagagli dove l'unica cosa che si danneggia a seguito di incidente è la protezione stessa... o mi sfugge qualcos'altro?

Expand  

 

Sono politiche interne aziendali per risparmiare sui costi, si cerca di mettere il minimo indispensabile per far funzionare l'apparecchio, poi sta all'operatore l'accortezza di utilizzarlo in maniera consona alla sua progettazione, inoltre nel settore vale sempre il famoso detto che "quello che non c'è non si può rompere", forse così ti puoi dare da solo una risposta sensata alla tua domanda...

[del_user_97632]

Potrei sbagliarmi completamente, ma continuo a pensare che il diodo antiparallelo non si mette per eventuali transienti, dove potresti usare dei transil, ma per evitare danni all'alimentatore nel caso vi si colleghino batterie invertite. Almeno questa e' la motivazione di alcuni progetti. Senza fusibili, su una batteria collegata invertita passerebbe una corrente di cortocircuito. Lato alimentatore invece ha la sua protezione in corrente.

 

Maverick, si certo, il fusibile andrebbe, sempre che io non stia del tutto sbagliando, non li sulla pista bruciata ma collegato come da schema allegato.

 

Diodi in serie possono anche servire, alcuni alimentatori che prevedono il collegamento in parallelo li usano per evitare inversioni di corrente. Ma in quel caso mi pare si mettano per lo piu all'esterno.

 

 

 

 

[Darlington]

  Il 07/05/2018 alle 11:20 , Maverick87 ha scritto:

l'eventualità di tensione inversa e tensione da fonte esterna sono state previste

Expand  

 

Rileggi quanto scritto sopra: è come dire "il costruttore xxz ha previsto che tu con la macchina possa andare a sbattere", ma sbattere può voler dire finire a 50 km/h contro una ringhiera di ferro, come anche a 130 km/h con un tir che viaggia in direzione opposta a 90. Due tipi di impatti con esiti totalmente diversi; se i costruttori prevedessero il secondo dovremmo andare in giro con utilitarie da 5 tonnellate, di cui almeno 4 di blindatura.

 

  Il 07/05/2018 alle 12:25 , _angelo_ ha scritto:

ma continuo a pensare che il diodo antiparallelo non si mette per eventuali transienti, dove potresti usare dei transil, ma per evitare danni all'alimentatore nel caso vi si colleghino batterie invertite

Expand  

 

Se avessero voluto fare questo avrebbero usato un altro tipo di protezione. Un diodo che ti manda in corto la batteria, cosa che non succede solo perché le piste sono talmente sottili da fungere esse stesse da fusibile, non è assimilabile ad una protezione; nei caricabatterie, anche semplici, la protezione contro il collegamento inverso è data da un disgiuntore bimetallico che interviene piuttosto rapidamente, mentre in quelli grossi c'è proprio un fusibile in serie.

 

Semplicemente un alimentatore da banco non è un caricabatterie, non è studiato in tale senso, non ne integra le medesime protezioni. Anche un cacciavite puoi usarlo come grimaldello, ma non puoi lamentarti se si spezza a metà del lavoro: c'è un motivo se i grimaldelli sono grossi almeno il quadruplo di un gambo di cacciavite.

[Maverick87]

  Il 07/05/2018 alle 11:20 , GiRock ha scritto:

Sono politiche interne aziendali per risparmiare sui costi,

Expand  

Speravo ci fosse una ragione tecnica nell'omissione di un componente da 0,15 € su un dispositivo che ne costa 300.  Ero convinto che un alimentatore da laboratorio potesse essere impiegato come una fonte di alimentazione versatile e che prevedesse le opportune protezioni tenendo conto della versatilità di impiego che mi ero immaginato, ma a quanto pare i presupposti da cui ero partito non sono validi.

 

Provvederò a ripristinare il collegamento bruciato ed a realizzare un cavo con porta fusibile volante per quando si ripresenterà la necessità di utilizzarlo come caricabatterie. 

[Darlington]

Torno a ripetermi, non esiste "one size fits all" e un guasto del genere lo puoi avere anche su un alimentatore da 2000€ perché come detto nessun produttore può prevedere tutto.

 

In particolare un alimentatore da laboratorio non nasce per essere usato come un caricabatterie; lo può fare? si. È idoneo per sostituire un caricabatterie vero? no.

 

Per farti l'ennesimo paragone, io diverse volte ho caricato sulla mia AX una ventina (o più) sacchi di pellet, per un totale di circa trecento chili sull'asse posteriore. Dietro avevo l'assetto tipo fast and furious, ma ce la faceva.

 

Ovviamente era una cosa saltuaria e fatta con la massima cautela, se avessi necessità di caricare trecento chili tutti i giorni comprerei un furgone perché la macchina non durerebbe sei mesi.

 

questo per sottolineare la differenza tra "nasce per fare x" e "nasce per altro ma all'occorrenza può fare x"

[Maverick87]

  Il 07/05/2018 alle 23:50 , Darlington ha scritto:

questo per sottolineare la differenza tra "nasce per fare x" e "nasce per altro ma all'occorrenza può fare x"

Expand  

Certo, il concetto mi è chiaro, il fusibile non c'è perchè non è stato previsto quel livello di intensità di corrente inversa negli usi comuni a cui il prodotto è destinato.

 

Voglio provare a fare un passo avanti e capire a titolo di pura curiosità da persona con conoscenze limitate di elettronica se:

1) un eventuale fusibile in serie a un terminale di uscita avrebbe evitato il danno riportato;

2) un eventuale fusibile in serie a un terminale di uscita avrebbe comportato altri inconvenienti di natura tecnica o limitato la fruibilità del dispositivo per gli usi a cui è normalmente destinato.

[Livio Orsini]

1. Se ci fosse stato un fusibile in serie all'uscita avrebbe protetto da guasti tutto tranne i semiconduttori.
2. Un fusibile in serie limita la corrente in uscita a quella della taglia del fisibile. Inoltre è comuque una piccola resistenza (frazioni di ohm) in serie all'uscita.

 

[Maverick87]

Grazie Livio,

 

  Il 08/05/2018 alle 09:15 , Livio Orsini ha scritto:

Se ci fosse stato un fusibile in serie all'uscita avrebbe protetto da guasti tutto tranne i semiconduttori.

Expand  

Questo è dovuto al fatto che il tempo di intervento di un fusibile non è sufficientemente rapido per proteggere i semiconduttori?

 

  Il 08/05/2018 alle 09:15 , Livio Orsini ha scritto:

Un fusibile in serie limita la corrente in uscita a quella della taglia del fisibile. Inoltre è comuque una piccola resistenza (frazioni di ohm) in serie all'uscita.

Expand  

Nel caso specifico è un alimentatore con limitazione di corrente che eroga massimo 2A ed è in grado di sostenere una corrente inversa di 3A (immagino che questo valore è dovuto dalla massima corrente ammessa dal diodo in parallelo) quindi un fusibile di, ad esempio, 2,5A non avrebbe limitato la corrente erogabile (limitata già di suo a un valore inferiore) ma avrebbe introdotto il suo piccolo valore di resistenza che a sua volta avrebbe introdotto una caduta di tensione tale da far discostare il valore di tensione impostato da quello realmente applicato al carico; ho interpretato correttamente il tuo messaggio?

[Livio Orsini]

  Il 08/05/2018 alle 10:29 , Maverick87 ha scritto:

ma avrebbe introdotto il suo piccolo valore di resistenza che a sua volta avrebbe introdotto una caduta di tensione tale da far discostare il valore di tensione impostato da quello realmente applicato al carico; ho interpretato correttamente il tuo messaggio?

Expand  

 

Con una corrente di 2.5 A la cdt sul fusibile sarebbe di qualche decina di mv al massimo, quindi trascurabile.

[Maverick87]

Grazie molte per le delucidazioni!