Funzionamento alimentatori e stress componenti elettronici

[IZ8XOV]

Buongiorno, vi pongo questa domanda sul tempo massimo di funzionamento degli alimentatori che alimentano le nostre radio. Giorni fa leggendo le caratteristiche di un alimentatore "da laboratorio" 0-30 volt 5 ampere, ho notato che riportava la seguente nota: tempo massimo di funzionamento 8 ore continuative. Perché proprio 8 ore visto che avrà senz'altro una ventola di raffreddamento e visto che non è detto che lavori sempre al limite delle sue possibilità?

Non so in cosa si differenzia un alimentatore da laboratorio da un tradizionale alimentatore usato per alimentare le nostre radio in stazione, se non per la possibilità di variare con un maggior range tensione e corrente. Ciò mi ha fatto porre il dubbio se anche nei nostri alimentatori, tradizionali o switching che siano, ci fossero dei tempi massimi da rispettare.

Sono andato a guardare i manuali dei miei alimentatori (il primo a trasformatore senza ventola, il secondo switching con ventola di raffreddamento), ma non riportano nulla se non di posizionarli in luogo fresco e areato. Non contento ho contattato due venditori di mia conoscenza dove li ho acquistati. Il primo mi ha risposto che non esiste un tempo limite di funzionamento (pensiamo ai Contest dove gli alimentatori funzionano anche per 48 ore di fila). Il secondo mi ha fatto presente che se l'alimentatore non viene "tirato per il collo" può in teoria funzionare anche a ciclo continuo (pensiamo ad esempio agli alimentatori che alimentano le radio dei ponti ripetitori).

Senz'altro è cosa diversa se un alimentatore da 25 ampere eroga sempre 22 ampere o se quei 22 ampere li eroga un alimentatore da 50 ampere: il primo lavora al limite, il secondo a metà delle sue possibilità e quindi con uno stress notevolmente inferiore se non nullo.

Voi cosa ne pensate? Vi siete mai posti questo problema?

73's - Michele

[IU0DVA]

Ciao Michele
La butto lì così,sarà forse aver mangiato e bevuto troppo o ancora meglio l'ammazza caffè,ma al tuo topic mi viene di rispondere sarà perché la dicitura "alimentatore da laboratorio"viene principalmente usato in ambiente lavorativo e quindi trattato sotto la tutela del CCNL,non trovo altre risposte,anche perché ho fatto anche io una piccola ricerca e sinceramente non ho trovato alcun riferimento o impedimento al lavoro continuativo.

Ho venduto pochi giorni fa ad un amico un alimentatore zetagi da 25a,un mostro che ho avuto da diversi anni stressandoli in ogni modo e maniera,tra l'altro pentendomi successivamente per poi aquistare uno swiching 32a che mi sembra un giocattolo,ma fa il suo sporco lavoro,chiaramente senza metterli a confronto lascio a voi i commenti anche se saranno a favore del tradizionale senza dubbio.

[acquario58]

penso che non ci sono limiti di funzionamento...sono studiati appisitamente x i vari utilizzi....
nell'azienda in cui lavoravo c'erano nelle cabine dei macchinari alimentatori switching ( x la maggiore: Alimentatori Meanwell ) che lavoravano in ciclo continuo 24/24H, senza interruzioni da decenni....
dipende tutto dal carico applicato  e dalla dissipazione e da evitare luoghi umidi o con  polveri........ da non sottovalutare le protezioni in caso di sovraccarico o cortocircuiti...

[Rommel]

Salve a tutti.

Il significato "tempo massimo di funzionamento 8 ore", non saprei cosa significa.
Sono portato a pensare che, come al solito, si dichiara per di una apparecchiatura elettronica un limite massimo superiore alle sue possibilità. Tipo i lineari di potenza per la 27MHz nei quali è dichiarato il doppio della potenza effettiva per far "abboccare" gli acquirenti.
Quindi immagino che la potenza massima che si può prelevare da quell'alimentatore sia garantibile solo per tempi parziali se non si vuole rischiare di fondere tutto.

La differenze principali tra un alimentatore e l'altro sono:

1) Alimentatore lineare o switching;
2) Uscita fissa o variabile.

Per gli apparati di solito si usano quelli a tensione fissa, quindi se ben progettati dovrebbero poter erogare la potenza massima 24 ore su 24 sia per i lineari che per gli switching.

Per quelli da laboratorio, che hanno la tensione variabile, si potrebbero avere comportamenti differenti tra lineari e switching.
Quelli lineari se non costruiti secondo determinate caratteristiche, potrebbero avere problemi nell'erogazione della corrente massima con una tensione di uscita inferiore alla massima.
Per esempio un alimentatore che può erogare 30V a 5A, significa che probabilmente i transistor finali dello stabilizzatore avranno in ingresso almeno 5 Volt in più rispetto all'uscita stabilizzata, quindi 35V in ingresso per avere 30V in uscita. In questa condizione i transistor dovrebbero dissipare: (35V - 30V) x 5A = 25W.

Se prelevassimo sempre 5A ma con 20 V di uscita, i transistor avebbero in ingresso sempre 35V ed in uscita 20, quindi: (35V - 20V) x 5A =  75W.

Lo switching non dovrebbe avere questo problema, quindi se progettato bene dovrebbe poter erogare la massima corrente a qualsiasi tensione di uscita.

Poi naturalmente in tutti i casi se si dichiara di più di quanto l'alimentatore può effettivamente erogare, tutto è possibile e la "fumata" è sempre dietro l'angolo.

Saluti a tutti da Alberto.

[IZ8XOV]

Vi ringrazio per risposte. Mi pare di capire che tutto sia ascrivibile al luogo di posizionamento e alla richiesta in base alle caratteristiche dell'alimentatore, del tipo: non farei mai lavorare a ciclo continuo un alimentatore da 25 ampere chiedendogliene sempre 22.

Prima di aprire questa discussione ho fatto una prova (ancora in corso): questa mattina alle 8,30 ho acceso il mio switching da 50 ampere continui, con tensione variabile lasciata fissa a 13.8 volt. Ho collegato la radio del nodo echolink che ritrasmette di continuo qualsiasi cosa riceva, ora sono da poco passate le 17,00 l'alimentatore è freddo e fino ad ora da quando sono fisso in stazione (ore 14,30) la ventola non si è mai sentita.

Deduco quindi che sta lavorando al minimo delle sue possibilità (del resto è deducibile dal basso assorbimento della radio) e che di conseguenza potrei lasciarlo acceso per giorni in queste condizioni.

Del resto se ci facciamo caso spesso abbiamo apparecchiature accese e alimentate H-24 (pensiamo ad un cordless, ad un router etc.), che oltretutto hanno degli alimentatorini da 4 soldi.

Ps: Tempo addietro avevo trovato un articolo interessante che parlava dello stress dei componenti elettronici e che purtroppo non ho salvato. La domanda potrebbe essere: perché si guasta un componente elettronico? (Riferito a resistenze, capacità, induttanze, trasformatori, diodi, transistori etc.). Immagino che le risposte principali sarebbero: per sovratensioni o per sovratemperatura oppure se in serie il cosiddetto effetto a catena che si ripercuote sugli altri componenti integri ma vittime del guasto di un componente della catena.

Non s se può essere messo in relazione alla discussione che stiamo affrontando ma se ci fate caso, nel nostro ambito hobbistico, la garanzia di un qualsiasi prodotto è sempre limitata in media a 2 anni come a dire che è probabile che vi siano guasti dopo questo arco temporale.

73's - Michele

[Rommel]

Ps: Tempo addietro avevo trovato un articolo interessante che parlava dello stress dei componenti elettronici e che purtroppo non ho salvato. La domanda potrebbe essere: perché si guasta un componente elettronico? (Riferito a resistenze, capacità, induttanze, trasformatori, diodi, transistori etc.). Immagino che le risposte principali sarebbero: per sovratensioni o per sovratemperatura oppure se in serie il cosiddetto effetto a catena che si ripercuote sugli altri componenti integri ma vittime del guasto di un componente della catena.

Si confermo quanto dici.
Ora non mi ricordo in che modo si calcola, ma di sicuro ci sono dei modi per calcolare la vita media di una apparecchiatura elettronica. I dati richiesti per questo calcolo riguardano per esempio, per  condensatori, la tensione di lavoro effettiva rispetto alla massima dichiarata dal produttore, mentre per le resistenze la potenza dissipata effettiva rispetto alla massima dichiarata dal produttore della resistenza e cosi via per tutti gli altri componenti.

Il discorso è legato al fatto che probabilmente la tensione dei condensatori e la potenza per le resistenze (ed altri parametri per altri componenti) sono dati che si riferiscono ad un limite per avere una vita di x ore di funzionamento, quindi più ti avvicini al limite e più facilmente la durata del componente si avvicina al valore x iniziale. Per il momento non sono in grado di darti informazioni più dettagliate, ma dove lavoro io di sicuro hanno avuto a che fare con queste problematiche in un paio di casi.
Ti posso comunque fare un esempio che riguarda un prodotto di uso comune dove lavoro io, cioè il filo smaltato.
Per il filo smaltato è stabilita sia la tensione minima di perforazione dell'isolante, sia l'indice di temperatura dello smalto.
Per l'indice di temperatura viene fatto un test di 5000 ore su vari provini di filo smaltato a temperature superiori a quella cui si vuole certificare (ci sono delle norme che dicono come fare) e riportando su un grafico le varie temperatura ed i tempi di cedimento dei vari provini (cedimento = perforazione dell'isolante) si ottiene un grafico che ha un intervallo massimo di 5000 ore, ma che per interpolazione dei dati è possibile calcolare a quale temperatura si avrebbe un cedimento dopo 20000 ore. Un test di 20000 ore è quasi irrealizzabile, quindi un questo modo con sole 5000 ore (sole ... si fa per dire) si stabilisce la temperatura per le 20000 ore. Quindi più il filo smaltato di un trasformatore lo si fa lavorare ad una temperatura che si avvicina al suo indice e più la durata si avvicina al limite minimo di 20000 ore.
Naturalmente si tratta di valori statistici quindi ci porebbero essere dei casi in cui la vita può essere inferiore, ma con la statistica si può calcolare il rischio che questo avvenga e si fa in modo che questo rischio sia inferiore ad una certa percentuale che si considera accettabile.
Per maggiori dettagli bisognerebbe procurarsi dei testi specifici che trattano questi argomenti complessi.

Saluti a tutti da Alberto.

[acquario58]

Vi ringrazio per risposte. Mi pare di capire che tutto sia ascrivibile al luogo di posizionamento e alla richiesta in base alle caratteristiche dell'alimentatore, del tipo: non farei mai lavorare a ciclo continuo un alimentatore da 25 ampere chiedendogliene sempre 22.

Prima di aprire questa discussione ho fatto una prova (ancora in corso): questa mattina alle 8,30 ho acceso il mio switching da 50 ampere continui, con tensione variabile lasciata fissa a 13.8 volt. Ho collegato la radio del nodo echolink che ritrasmette di continuo qualsiasi cosa riceva, ora sono da poco passate le 17,00 l'alimentatore è freddo e fino ad ora da quando sono fisso in stazione (ore 14,30) la ventola non si è mai sentita.

Deduco quindi che sta lavorando al minimo delle sue possibilità (del resto è deducibile dal basso assorbimento della radio) e che di conseguenza potrei lasciarlo acceso per giorni in queste condizioni.

Del resto se ci facciamo caso spesso abbiamo apparecchiature accese e alimentate H-24 (pensiamo ad un cordless, ad un router etc.), che oltretutto hanno degli alimentatorini da 4 soldi.

Ps: Tempo addietro avevo trovato un articolo interessante che parlava dello stress dei componenti elettronici e che purtroppo non ho salvato. La domanda potrebbe essere: perché si guasta un componente elettronico? (Riferito a resistenze, capacità, induttanze, trasformatori, diodi, transistori etc.). Immagino che le risposte principali sarebbero: per sovratensioni o per sovratemperatura oppure se in serie il cosiddetto effetto a catena che si ripercuote sugli altri componenti integri ma vittime del guasto di un componente della catena.

Non s se può essere messo in relazione alla discussione che stiamo affrontando ma se ci fate caso, nel nostro ambito hobbistico, la garanzia di un qualsiasi prodotto è sempre limitata in media a 2 anni come a dire che è probabile che vi siano guasti dopo questo arco temporale.

73's - Michele

l'Italia  é stata costretta da anni  a approvare la legge che obbligava il produttore di estendere la Garanzia   su un prodotto a 2 anni (ma era già in vigore  in ALTRI STATI),  altrimenti era sempre 1 anno...
a parte che oggi con prodotti che si basano su elettronica é programmazioni ( vedi : Automobili, elettrodomestici ecc..)..... il guasto x portarlo in assistenza  é sempre in letargo ma é già programmato a garanzia scaduta..x pagare.... con l'elettronica avanzata tutto é possibile...

[IZ8XOV]

Ringrazio Alberto per la completissima risposta, poi alla fine al di la di certe valutazioni a volte è un attimo che un apparato si rompe nonostante lo abbiamo trattato con la massima cura, cura che ammetto in alcuni casi diviene un po maniacale (sarà per la mancanza di soldi che porta a temere guasti e rotture).

Quindi in conclusione possiamo dire che un alimentatore serio può restare acceso tranquillamente 8-10 ore di fila senza problemi se non tirato per il collo perché se lavora in una curva accettabile per com'è architettato non rappresenta un problema.

Probabilmente noi umani vittime del tempo siamo abituati a correlare la durata con l'orologio.

73's - Michele

[IZ8XOV]

l'Italia  é stata costretta da anni  a approvare la legge che obbligava il produttore di estendere la Garanzia   su un prodotto a 2 anni (ma era già in vigore  in ALTRI STATI),  altrimenti era sempre 1 anno...a parte che oggi con prodotti che si basano su elettronica é programmazioni ( vedi : Automobili, elettrodomestici ecc..)..... il guasto x portarlo in assistenza  é sempre in letargo ma é già programmato a garanzia scaduta..x pagare.... con l'elettronica avanzata tutto é possibile...

Parole sante Nino. Però mi è giunta voce che ad esempio Kenwood consente di estendere la garanzia mi pare a 5 anni, non ricordo esattamente. Poi è relativo, il mio vecchio alimentatore Lafayette comprato usato negli anni 80 mi ha abbandonato nel 2012, fino ad allora (fumata bianca tipo Abemus Papam!), non ha mai battuto ciglio.

Senza dubbio a mio parere una garanzia lunga è sinonimo di affidabilità ma oggi siamo nella società del compra e vendi compulsivo per cui è facile vedere apparati in vendita ancora in garanzia.

73's - Michele

[acquario58]

l'estensione di garanzia che molti praticano é solo una assicurazione accessoria...che alcuni venditori o importatori ( infatti in caso di riparazioni devi rivolgerti dove effettuato l'acquisto o presso laboratori da loro indicati)  stipulano con compagnie assicurative x coprire eventuali costi di riparazioni  ma sempre a spese dell'acquirente .....   

[aquiladellanotte]

Ciao,mi viene in mente una cosa...alcuni alimentatori da laboratorio trovano applicazioni particolari in cui anche la variazione di 0.01 volt su un valore di 14.00V è significativa...quindi credo faccia riferimento a questi tipi di situazioni (anche perché i nostri alimentatori hanno tolleranze ben maggiori)

inviato ASUS_T00J using rogerKapp.

[r5000]

73  a tutti, concordo con Aquila della notte, gli alimentatori da laboratorio propio perchè usati per test , ricerca ecc... non sono paragonabili agli alimentatori consumer o ad uso radioamatoriale, mi piacerebbe sapere marca e modello dove viene specificato l'uso massimo di 8 ore al giorno ma in genere "garantiscono" stabilità e precisione per un tot ore di lavoro (anni o mesi a seconda dell'utilizzo...) e poi bisogna verificare le prestazioni per ottenere la certificazione che  ad esempio i 12 volt sono precisi e stabili come da nuovo, tutta la strumentazione (l'alimentatore è il primo strumento di qualsiasi laboratorio...) deve essere calibrata altrimenti i risultati del test non sono validi...

[IZ8XOV]

mi piacerebbe sapere marca e modello dove viene specificato l'uso massimo di 8 ore al giorno

Ciao Silvio, l'alimentatore in questione è un Lafayette modello ALP-10

73's - Michele

[IZ8XOV]

Ciao,mi viene in mente una cosa...alcuni alimentatori da laboratorio trovano applicazioni particolari in cui anche la variazione di 0.01 volt su un valore di 14.00V è significativa...quindi credo faccia riferimento a questi tipi di situazioni (anche perché i nostri alimentatori hanno tolleranze ben maggiori)

Ciao, credo che tu abbia fatto centro! Dev'essere proprio questa la motivazione del limite indicato in quell'alimentatore.

73's - Michele

[r5000]

73 a tutti, non me ne voglia la Lafayette ma quell'alimentatore è buono solo per uso hobbystico e di certo non entra in un laboratorio di ricerca... guarda questi http://www.spinelectronics.eu/site/index.php?module=ecatSite&method=searchres&filters:text=alimentatore&resetfilters=1 e le caratteristiche sono ben diverse, prendiamo a caso il primo, è analogico e quindi l'indicazione a lancetta ha il suo errore di lettura ma non bisogna farsi ingannare, dietro ci sono connettori per impostare e analizzare il funzionamento,  la precisone della tensione è migliore del 0.01%

a pagina 15 del pdf  parlano anche del coefficente di temperatura, rumore ecc... e sfogliando il service manual si vede che non è un semplice alimentatore e stop, avere esattamente il consumo momentaneo di un circuito serve per intervenire e risolvere eventuali problemi prima di produrre e vendere un macchinario, i test servono a questo o almeno servivano, ora con le simulazioni e la produzione a basso costo è il cliente finale a testare il prodotto perchè il laboratorio di ricerca è la prima cosa che chiudono per abbattere i costi...

[IZ8XOV]

Bellissimi questi alimentatori ma quanto costano? Il punto è proprio quanto quelle variazioni siano influenti ai fini hobbistici e quanto convenga spenderci su. Forse per molti di noi un alimentatore capace di scendere sotto la soglia dei 9 volt ritorna utile per varie applicazioni tralasciando le % di variazione dei valori che possano esserci dopo un tot di ore di funzionamento.

Ad esempio un'azienda spagnola di nome Maas commercializza su Locuradigital degli alimentatori 3-15 volt da 40 ampere a circa 200 euro. Gli stessi sono prodotti dalla Manson Electronics e disponibili anche con amperaggio maggiore fino a 60 ampere e fino ad 1 volt minimo.

Qui la scheda con foto:
http://m0ukd.com/reviews/manson-sps-9400-40a-switchmode-power-supply/

73's - Michele

[r5000]

73 a tutti, per uso hobbystico un'alimentatore variabile come il Lafayette e simili và più che bene, è la dicitura professionale o da laboratorio ad essere usata a sproposito, è un pò come per gli apparati radioamatoriali definiti "professionali" quando gli apparati professionali sono parecchio differenti, sia come prestazioni che utilizzo, comunque tornando in argomento alimentatori per uso radioamatoriale si utilizzano alimentatori a tensione fissa ( o leggermente variabile) anche con correnti molto elevate mentre l'alimentatore variabile ha di solito una grande variazione di tensione e corrente regolabile da pochi mA a pochi Ampere, difficilmente trovi un'alimentatore hobbystico regolabile da 10 A, considera che per testare un circuito elettronico spesso non basta un'alimentazione singola ma ne servono diverse, infatti esistono alimentatori duali simmetrici e in un laboratorio gli alimentatori abbondano, si comincia sempre con un variabile da 0 a 30 volt con 1-2 Ampere regolabili che è più che sufficiente per alimentare un pò di tutto, immancabile il 12 volt fisso mentre qualche anno fà era normale avere anche i 6.3 volt alternati per i filamenti delle valvole o i 5 volt ben stabilizzati e filtrati per le schede logiche, un variac per variare la tensione di alimentazione  ecc... riguardo al costo di un'alimentatore professionale "vero" è sempre fuori portata per un'hobbysta anche se nel mercato surplus qualcosa si trova ma servono sempre centinaia d'euro per un'alimentatore di almeno 10-20  anni che da nuovo costava minimo 1000 euro senza datalogger, solo quello costa altri 400-500 euro e di fatto è praticamente un'optional obbligatorio se vuoi usare l'alimentatore per analizzare consumi ecc... c'è da dire che per alimentare una radio non servono ma se vuoi sapere "quanto" è stabile un'oscillatore di precisione devi essere sicuro che l'alimentazione è veramente stabile e lo 0.001% è una buona partenza, idem per una bilancia o termometro, si dà per scontato che i circuiti sono progettati per funzionare con un range di tensione d'alimentazione abbastanza ampio da poter funzionare con tensioni variabili (entro certi limiti) ma se giocano al risparmio o il circuito è critico devi confrontare le prestazioni a seconda dell'alimentazione, non a caso i produttori di macchinari ecc... indicano la tensione d'alimentazione e tolleranza, con gli alimentatori switching che possono funzionare da 100 a 250 volt  è relativo ma la tensione d'uscita ha sempre una variazione al variare della tensione d'ingresso oltre alla temperatura e carico, sempre più spesso vedo malfunzionamenti  dovuti al cattivo funzionamento dei condensatori di filtro e protezioni dovuti alla riduzione di costi e qualità dei componenti...

[Rommel]

Salve a tutti.

Nonostante che per lavoro abbia a che fare spesso con trumenti di misura da verificare o da inviare ai centri LAT per la taratura e certificazione, sono nel tempo divenuto scettico riguardo al rigore con cui si deve verificare la precisione di un determinato strumento.
Per esempio mi sembra che i multimetri prima di essere verificati dai centri LAT vengano tenuti accesi per 24 ore a temperature ambientali con tolleranze molto strette e tensione di alimentazione altrettanto precisa e controllata.
Dopo questa prassi si eseguono tutte le verifiche per controllare che su tutte le portate l'errore di lettura sia inferiore al limite massimo dichiarato dal costruttore.

Se poi nell'uso normale quelle condizioni ambientali e quei tempi di riscaldamento ed acclimatamento non vengono rispettati (cosa che avviene sempre nell'uso normale degli strumenti) a che serve sapere che a 23° +/- 1° dopo 24h di accensione e con alimentazione a 230V +/- 5V a frequenza 50 Hz +/- 0,3Hz lo strumento ha una errore massimo dello 0,01%?
A me servirebbe sapere qual'è l'errore massimo nelle condizioni di utilizzo reale, quindi durante la taratura lo strumento dovrebbe essere verificato a varie temperature ambientali, a vari tempi di accensione ed a tensioni di rete che possono variare come avviene nella realtà.

Se nel repor di taratura ci fosse scritto: errore massimo 0,1% nel range di temperatura ambientale da 0 a +40°, dopo un tempo minimo dall'accensione di un minuto, con tensione di rete da 190 a 270 Vac 40 - 60 Hz, a quel punto potrei avere un dato più reale di cosa mi posso aspettare quando faccio una misura.

Quindi tanta precisione è bella ma spesso (non sempre) inutile.

Saluti a tutti da Alberto