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Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 9 ott 2012, 12:02

Ciao a tutti O_/
Questo e' il mio primo post. Ho cercato tramite Google un importante forum su cui discutere di elettronica e, senza ombra di dubbio, questo forum e' tra i primi risultati del motore di ricerca. Sono appassionato di elettronica e mi occupo principalmente di riparazione.

Arrivo al sodo: sono alle prese con la riparazione di un bellissimo alimentatore guasto di Rohde & Schwarz modello NGSM32/10 e che vorrei assolutamente riparare. La casa madre, che non supporta piu' il prodotto in assistenza, mi ha gentilmente fornito schemi elettrici e manuale di servizio.
L'alimentatore mi risulta abbastanza complesso; nel manuale non esiste una teoria che spieghi il funzionamento delle circuiterie e non esistono segnali e forme d'onda che aiutino nella riparazione. Sono un po' allo sbando e ho pensato, quindi, di aprire una discussione per chiedere delucidazioni e tenendo aggiornati chi di voi voglia avere progressi eventuali sella riparazione.

L'alimentatore e' di tipo programmabile (http://www2.rohde-schwarz.com/product/NGSM32/10,%20NGSM60/5.html), ha un microcontrollore 68HC711, un ADC, due DAC e vari amplificatori operazionali. Tutto sembra funzionare correttamente a pannello ma, in effetti, esso non eroga alcuna energia quando viene premuto il bottone "Output on"
Lo stadio di uscita e' composto da 4 MOSFET che opportunamente pilotati dovrebbero trasferire energia verso il morsetto d'uscita positivo (cosa che non avviene).
Le cose piu' ovvie sono state tutte controllate (almeno credo) e alcune parti di circuito mi sono ormai chiare mentre altre non le ho proprio capite (e senza aiuti di troubleshooting, brancolo un po' nel buio).

Ecco un esempio per cui avrei bisogno di chiarimenti:


l'operazionale cerchiato ha sempre un'uscita (pin 6) a -15V nonostante il suo ingresso (pin3) varia al variare del settaggio della tensione di uscita (il DAC genera infatti un livello tra 0 e -2.5V ed e' corretto che sia cosi' leggendo il datasheet) come dovrebbe funzionare quel opamp in quella configurazione?

Come dovrebbero comportarsi, secondo voi, i 4 opamp successivi che piloterebbero poi i 4 MOSFET?


Ciao a tutti e a risentirci presto :ok:

ScreenShot001.JPG
Pilotaggio DAC
ScreenShot001.JPG (87.67 KiB) Osservato 1889 volte

ScreenShot002.JPG
Pilotaggio OPAMP
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ScreenShot003.JPG
MOSFET
ScreenShot003.JPG (83.49 KiB) Osservato 1889 volte
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[2] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utentecarloc » 10 ott 2012, 9:57

..mmmmm ho alcuni dubbi sull'uscita del DAC 0/-2.5V :? :?

il datasheet dice che nella configurazione che hai tu

V_\text{out}=-V_\text{ref}\,\frac{N}{2^{12}}

ma Vref sembra (non leggo bene) collegata a -15VREF (via lo "Zener" LTqualcosa) che sarà negativa (casomai misurala) e quindi l'uscita dovrebbe essere positiva :D

BTW: dove è collegato il lato sinistro di R353 ?
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[3] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 10 ott 2012, 17:20

Grazie Carloc.
Il pin1 del DAC e' a -2.5V (rispetto al terminale REF), quindi l'uscita e' normale che sia da 0 a -2,5V.

Non sono a mio agio nel girovagare ed effettuare misure su questo circuito: i due DAC hanno punti di "massa" differenti (per i DAC una si chiama REF e l'altra IR) e punti di alimentazione -15V differenti, eppure convergono in un unico circuito con una uscita comune chimata ANST di cui ignoro quale possa essere il terminale di ritorno.
Anche l'uscita del DAC UREF e' strana: arriva a una serie di partitori (c'e' pure un trimmer) che sono connessi a un terminale chiamato MSE (credo significhi Minus Sense, perche' e' situato in una circuiteria del morsetto del pannello "sense -"). Dico... come e' possibile questo? l'uscita del precedente opamp ha come sua massa REF mentre poi la sua uscita ha un partitore che termina su MSE :-|

Qui sotto propongo anche uno stralcio del punto MSE nel circuito

MSE.JPG
circuito MSE (-sense)
MSE.JPG (56.03 KiB) Osservato 1834 volte


Di quale R353 parli?
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[4] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utentecarloc » 10 ott 2012, 23:15

Parlavo di R363... ho sbagliato a leggere, non sono molto chiari queste catture... non hai il pdf?

comunque va a REF, ora ho capito...

Comunque resto convinto che DAC con uscita in corrente con Vref<0 più ampli invertente convertitore I-V uguale UREF>0.
Cattura.JPG
Cattura.JPG (18.41 KiB) Osservato 1820 volte

Vedi questo estratto dal datasheet

Per il funzionamento generale dovrebbe essere qualcosa del genere, vedi questo schema di principio sfrondato di tutti gli "accessori"


Hai i 4 MOS con i relativi N325...8 e resistenze di source formano 4 generatori controllati di corrente, così si spartiscono il carico abbastanza accuratamente.

Poi la parte di feedback, in pratica sono due inseguitori di tensione che "copiano" +SENSE e -SENSE.

Infine il regolatore di tensione, l'effetto è, finché lavora in linearità, annullare la tensione tra ingresso invertente e non invertente. Se pensi alle tensioni misurate rispetto l'uscita positiva (= REF) ed eguagli la corrente in R364+R371 con quella in R365 ti accorgi che hai
\frac{U_\text{REF}}{R_{364}+R_{371}}=-\frac{V_\text{-OUT}}{R_{365}} e cioè

V_\text{-OUT}=-\frac{R_{365}}{R_{364}+R_{371}}U_\text{REF}

mentre ancora rispetto a REF hai V_\text{+OUT}=0 e alla fine

V_\text{+OUT}-V_\text{-OUT}=\frac{R_{365}}{R_{364}+R_{371}}U_\text{REF}
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[5] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 11 ott 2012, 12:03

Ciao Carlo. Ti ringrazio per l'aiuto che mi stai dando. Molto interessante... ora mi studio un po' il tuo schema generale. Sono preoccupato per il fatto del livello di uscita del DAC (tu dici dover essere positivo) quindi ricontrollero' meglio i livelli e ti faro' avere ulteriori dettagli. Gli schemi in PDF sono pesanti 8.7MB. Potrei provare ad incollarli nel topic o se desideri inviarteli direttamente in PM.
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[6] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 11 ott 2012, 13:01

auato ha scritto:Sono preoccupato per il fatto del livello di uscita del DAC (tu dici dover essere positivo) quindi ricontrollero' meglio i livelli e ti faro' avere ulteriori dettagli.


Di DAC ce ne sono due: uno, D306, dà un'uscita positiva (UREF); l'altro, D307, dà un'uscita negativa (IREF). Non è che li hai confusi?
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[7] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 11 ott 2012, 23:17

Ciao e grazie anche a te DirtyDeeds!

Purtroppo, per lavoro, non sono a casa e non posso ancora fare le verifiche promesse ma posso navigare e leggere questo forum.
Scusate se insisto con la mia ignoranza da capra :oops: ma perché, allora, io sul datasheet del DAC leggo di uscita negativa? http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/DAC8043.pdf

Alla pagina 12 leggo "The circuits shown in Figure 16 and Figure 17 may be used with an ac or dc reference voltage. The output of the circuit ranges between 0 V and approximately −VREF(4095/4096), depending upon the digital input code".

Poi non dovrei aspettarmi che D307 (IREF) abbia una tensione positiva sul suo pin 1 per mezzo di V329 collegato a +15VAU e D306 (UREF) con una tensione negativa per via di V328 connesso a -15Vref :?: :?: :?: (quindi D307=segnale IREF positivo e D306=segnale UREF negativo).

Altra domanda: se volessi misurare le tensioni di riferimento degli zener V328 e V329, metterei di sicuro il puntale positivo del multimetro sul pin 1 dei DAC ma dove posiziono l'altro puntale? Su REF x D306 e su IR per D307?

Altra domanda ancora: @CarloC chiaro il ragionamento dei passaggi matematici ma vorrei imparare anche io a ragionare con lo stesso approccio analitico tuo: perché parti dal presupposto che sui pin di ingresso di N313 (regolatore V) ci debba essere un potenziale 0V ? Io non ci sarei mai arrivto da solo :?

PS: il pdf è qui
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[8] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utentecarloc » 12 ott 2012, 15:34

auato ha scritto:[...]
Alla pagina 12 leggo "[...] approximately −VREF(4095/4096), depending upon the digital input code[...]


...appunto -VREF per un numero positivo quindi con VREF<0 hai VOUT>0 ;-)

poi comunque uno potrebbe pure avere il dubbio di un errore nel DS cosa anche possibile, ma un'occhiata sotto dovrebbe chiarire che invece non è così :-)

La rete R/2R è alimentata tra Vref (che è <0) e il riferimento, visto che l'ingresso invertente è comunque praticamente a 0V, la corrente IDAC può solo scorrere come nel disegno (o al più essere nulla), poi la stessa corrente scorre anche in Rfb e l'uscita può essere solo >0.

La tensione sull'ingresso di riferimento di ogni DAC la devi misurare rispetto al suo piedino Gnd quindi sì, come dici tu :ok:

Il fatto di fissare REF a 0V è solo comodo, quello che conta sono solo le differenze di potenziale, avresti potuto fissare un riferimento qualsiasi dove volevi tu...poi tutti i conti avrebbero portato allo stesso risultato...

se ad esempio dicevi che L=0V avresti avuto la tensione all'ìingrsso non invertente=REF=vout, lo stesso all'invertente, la tensione "sopra" R364+R371=Vout+Uref e così via... ma alla fine le differenze di potenziale devono essere le stesse.

E grazie per il pdf :D
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[9] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 12 ott 2012, 20:33

Grazie Carlo, chiarissimo e confermo anche l'esattezza di ciò che scrivi. La tensione in uscita al DAC di UREF deve essere positiva. A riprova di ciò mi è infatti anche capitata una cosa strana che conferma nella pratica che questa tensione deve essere positiva. Ecco cosa mi è accaduto: ho provato a scambiare i due opamp (N310 e N313) e improvvisamente è fuoriuscito un barlume di tensione (circa 1.2V); ho controllato il segnale UREF (pin 6 di N310) ed ho notato che è a circa lo stesso tensione (cosa che prima non accadeva).

Comunque tornando ai tentativi di riparazione sono punto e d'accapo: ho provato a sostituire anche i 4 amplificatori operazionali delle linee UREF e IREF ma senza alcun successo. Quello che mi preoccupano sono le uscite dei due DAC (pin 2 e 3 di D307 e D306): li vedo a 0V. Le tensioni di riferimento a 2.5V sui pin 1 ci sono, così come vedo con l'oscilloscopio dati presenti sui pin di ingresso LD, CLK e SRI. Ora non sono convinto che siano i DAC rotti ma che è il uP a pilotarli male :(

Se ho novità vi terrò aggiornati... ma la vedo un po' difficile #-o
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[10] Re: Riparazione alimentatore: MOSFET e OPAMP

Messaggioda Foto Utenteauato » 12 ott 2012, 21:31

... e aggiungo :
-che tra qualsiasi pin di ingresso di N313 e MSE non misuro tensione 0-40/50V ma solo una ddp di circa 0.5V
-togliendo N310 dal suo zoccolo e iniettando dall'esterno, con un secondo alimentatore, una tensione di 2V tra il pin 6 e REF (ovvero simulando la UREF assente) riesco finalmente a ottenere l'output massimo previsto di 32V ai morsetti del pannello :ok: :-P
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