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ab9119c8d2
@ -13,7 +13,78 @@ La maggior parte dei saldatori commerciali USB non hanno nessun tipo di filtragg
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3. Limitano la tensione di ingresso per rimanere sotto al limite di corrente, limitando anche la potenza.
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3. Limitano la tensione di ingresso per rimanere sotto al limite di corrente, limitando anche la potenza.
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4. Se ne fregano il cazzo e sperano che l'alimentatore se ne freghi anch'esso.
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4. Se ne fregano il cazzo e sperano che l'alimentatore se ne freghi anch'esso.
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## Monitoring della Potenza di Uscita
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Tocca leggere sia la tensione che la corrente, per la lettura della tensione basta un partitore resistivo:
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Mentre per la lettura della corrente conviene usare un monitor high-side, in modo da non disturbare la trensione di terra e quindi le misure della termocoppia. Questi amplificatori devono essere fatti apposta per sopportare la tensione a modo comune alta, pari alla tensione di alimentazione.
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Questo tipo di monitoring si può fare in diversi modi:
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1. Con un amplificatore operazionale discreto, ma questo porta il numero di componenti ad almeno 5, contando condensatore di bypass e resistenza di uscita sono 7.
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2. Con un integrato con uscita di corrente come lo [ZXCT1109](https://www.diodes.com/part/view/ZXCT1109), che però ha una uscita in corrente che per essere letta correttamente dovrebbe essere bufferata.
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3. Con un integrato con uscita in tensione come lo [TPA191](https://static.3peak.com/res/doc/ds/Datasheet_TPA191.pdf), in questo caso non serve resistenza di gain e basta attaccarlo al pin di ADC del micro.
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4. Usar un integrato con uscita digitale come lo [INA230](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina230.pdf) o l'[INA226](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina226.pdf), che integra sia il monitoring di tensione che quello di corrente, però il costo è molto più alto.
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Analisi costo/area:
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- INA226: 0.61 EUR, solo area di un MSOP-10, non poca ma tutto in uno.
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- TPA191 + 1k.1% + 10k.1% + Zener: 0.57 EUR, area 3x0603+SOD-323+SOT-23-6, leggermente maggiore ma migliore flessibilità sul piazzamento.
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Per evitare di comprare altri componenti e aumentare inutilmente il costo dell'ordine è meglio usare il [INA226](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina226.pdf) o il suo equivalente [TPA626](https://www.lcsc.com/product-detail/C5761471.html). Inoltre questi integrati permettono di impostare alert per la sovraccorrente o sovratensione.
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## Mosfet e Filtro Pi
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Quello che importa è avere una corrente costante dal lato di ingresso, siccome la punta è un carico resistivo mi importa poco se riceve picchi di tensione e corrente. Per questo motivo il modo più semplice di smussare la corrente al lato di ingresso è di usare un [filtro PI](https://resources.altium.com/it/p/pi-filter-designs-power-supplies):
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La frequenza di taglio del filtro PI è la solita di un filtro LC:
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$$
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f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{L\ 2C}}
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$$
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Allora per ottenere il comportamento desiderato la frequenza di switching della punta deve essere almeno una decade sopra questo valore.
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$$
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L=2.2\mu \text{H},\ C=44\mu \text{F} \\ f_0 = 11.4\text{kHz}
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$$
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La frequenza di switching va anche valutata in base alle perdite di switching sul mosfet.
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A differenza di [altre soluzioni](#altre-soluzioni), un filtro di questo tipo è di bassissima complessità e non richiede un particolare controllo, l'importante è usare la giusta frequenza di switching e limitare la potenza alla punta per garantire che la corrente rimanga nel limite.
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### Scelta dell'Induttore
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Le specifiche principali dell'induttore per questa applicazione sono:
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- Dimensione, la scheda è in alcune sezioni di 10mm di larghezza, quindi sarebbe meglio tenersi sotto i 6x6mm.
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- ESR (Equivalent Series Resistance), ci dice quanto dissiperà l'induttore, inversamente proporzionale a dimensione e all'induttanza.
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- Corrente di saturazione, la corrente per la quale il core dell'induttore satura, superare questa corrente riduce l'induttanza effettiva e scalda il core.
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- Corrente di riscaldamento, la corrente per cui l'induttore comincia a scaldarsi sopra una certa temperatura se l'aria è a 25 gradi, ci dice la resistenza termica del package.
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Alcuni induttori considerati, in **bold** quelli buoni:
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| **MODELLO** | **VALORE** | **DCR** | **PACKAGE** |
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| [XAL6060-103MEC](https://www.lcsc.com/product-detail/C5329540.html) | 10u | 27m | 6.6x6.4 |
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| [XRFWHP0660A-100M](https://www.lcsc.com/product-detail/C51913009.html) | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
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| [AAPS0660M100F](https://www.lcsc.com/product-detail/C49261494.html) | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
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| [XRFWHP0660A-4R7M](https://www.lcsc.com/product-detail/C51913007.html) | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| [APH0660C-4R7M-TCD5](https://www.lcsc.com/product-detail/C50326286.html) | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| [AAPS0660M4R7F](https://www.lcsc.com/product-detail/C49261490.html) | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| [APS0660M4R7F](https://www.lcsc.com/product-detail/C49261301.html) | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| **[FC-ALX 4030D-2R2MT](https://www.lcsc.com/product-detail/C5370906.html)** | **2.2u** | **11m** | **4.2x4.2** |
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| [MTQH404030S2R2MBT](https://www.lcsc.com/product-detail/C50345893.html) | 2.2u | 23m | 4.2x4.2 |
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| [PSTMAA4030-2R2MG](https://www.lcsc.com/product-detail/C45385247.html) | 2.2u | 22m | 4.2x4.2 |
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| [XRIM404030S2R2MGCA](https://www.lcsc.com/product-detail/C39846868.html) | 2.2u | 19m | 4.2x4.2 |
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| [FC-ALX 5030D-3R3MT](https://www.lcsc.com/product-detail/C5370911.html) | 3.3u | 17m | 5.3x5.1 |
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| [FC-ALX 5030D-2R2MT](https://www.lcsc.com/product-detail/C5370910.html) | 2.2u | 12m | 5.3x5.1 |
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### Scelta dei Condensatori
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### Corrente di Inrush
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### MOSFET e Driver
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## Altre Soluzioni
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## Altri Saldatori
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## Altri Saldatori
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È comodo confrontare altri saldatori USB-C e vedere come funzionano.
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È comodo confrontare altri saldatori USB-C e vedere come funzionano.
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### Pinecil V2
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### Pinecil V2
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@ -4,59 +4,14 @@
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- https://www.printables.com/model/1548831-miniware-ts21/files modello a dimensione vera di un ts21, utile per confrontare le dimensioni
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- https://www.printables.com/model/1548831-miniware-ts21/files modello a dimensione vera di un ts21, utile per confrontare le dimensioni
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- https://www.printables.com/model/1435424-sliding-box-for-miniware-ts21 case per ts21 con storage per punte
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- https://www.printables.com/model/1435424-sliding-box-for-miniware-ts21 case per ts21 con storage per punte
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## Monitoring della Potenza di Uscita
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Tocca necessariamente leggere la tensione di uscita e la corrente. Posso leggerla sia in ingresso che in uscita, solo uscita o solo ingresso.
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# Buck
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Monitoring della tensione:
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- Partitore resistivo: non costa nulla e va bene
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- Minitoring della corrente: va fatto in high-side (per non rompere il percordo di terra), quindi la tensione a modo comune sulla resistenza di shunt è comparabile con la VBUS. Ci sono pochi operazionali che vanno bene e in generale ho veramente poco spazio.
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- Opzione con operazionali: alto numero di componenti, almeno 5 resistenze, due condensatori e l’operazionale, basso costo solo forse.
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- Opzione con integrato: pochi componenti ma il costo diventa di almeno 1 euro per componente.
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Di monitor di corrente esistono con uscita di tensione, uscita di corrente o uscita digitale.
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- [TPA191A2](https://static.3peak.com/res/doc/ds/Datasheet_TPA191.pdf), amplificatore per resistenze di shunt che supporta resistenze molto piccole (6mOmh), basso drift e anche basso costo. Però deo usare un pin dell’ADC integrato del micro.
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- [INA230](https://www.lcsc.com/product-detail/C882784.html), monitor di potenza, legge sia tensione che corrente con una resistenza di shunt, funziona sia in high side che low side e comunica con I2C. Costa circa 4 volte tanto.
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# Contatti per la Punta
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- https://gemini.google.com/u/1/app/e4471496c44c6df4?redirect=home&hl=it-CH&pageId=none, https://docs.google.com/document/d/1U8rUoMMFAPvZ7w_13txEcqI1aR3U4lESME8EN6RBatY/edit?pli=1&tab=t.0
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- https://gemini.google.com/u/1/app/d3044d69355f695f?pageId=none
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## Induttori
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In ogni caso gli induttori sono esterni.
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~~Alcuni modelli:~~ DIVERSO DA QUELLI NUOVI
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- https://www.lcsc.com/product-detail/C49232924.html
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- https://www.lcsc.com/product-detail/C51883189.html
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- https://www.lcsc.com/product-detail/C52128625.html
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- https://www.lcsc.com/product-detail/C22446690.html
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</aside>
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Dalla dimensione dell’induttore si determina poi la frequenza di switching, la capacità di ingresso e uscita (in base al ripple) e altre cose.
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Package 4.1x4.1mm
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Valore 1.5uH
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Esempio: https://www.lcsc.com/product-detail/C50326262.html
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ce ne sono molte
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Alcune risorse:
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- [https://www.monolithicpower.com/en/inductor-selector-tool](https://www.monolithicpower.com/en/inductor-selector-tool)
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- [https://www.monolithicpower.com/en/inductor-selector-tool](https://www.monolithicpower.com/en/inductor-selector-tool)
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- [Selecting Inductors for Buck Converters](https://www.ti.com/lit/an/snva038b/snva038b.pdf?ts=1769296550256)
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- [Selecting Inductors for Buck Converters](https://www.ti.com/lit/an/snva038b/snva038b.pdf?ts=1769296550256)
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- https://it.wikipedia.org/wiki/Convertitore_buck
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- https://it.wikipedia.org/wiki/Convertitore_buck
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[i.sstatic.net](https://i.sstatic.net/zsEMf.png)
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## Versione con Buck Discreto
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## Versione con Buck Discreto
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@ -174,12 +129,6 @@ Alcuni gate driver:
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# Filtro Pi per Ridurre i Picchi di Corrente
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# Filtro Pi per Ridurre i Picchi di Corrente
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Dato che non me ne frega un cazzo che la tensione o la corrente di uscita sia costante, ma solamente che la corrente di ingresso sia stabile e non abbia picchi, allora la soluzione più semplice è di usare un filtro pi passa-basso per filtrare le componenti armoniche della corrente
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https://resources.altium.com/it/p/pi-filter-designs-power-supplies
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Non serve allora che si usi nessun tipo di controllore, basta che la frequenza di PWM della parte switching sia maggiore della frequenza di taglio del filtro.
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Non serve allora che si usi nessun tipo di controllore, basta che la frequenza di PWM della parte switching sia maggiore della frequenza di taglio del filtro.
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Si risparmia in termini di spazio perchè basta un mosfet e il suo driver, allora posso rendere l’induttore più grande e usare pochi condensatori. Inoltre in termini di controllo è molto molto più sempplice, si risparmia su DAC, resistenze di precisione e altri componenti particolari. Essendo un solo NMOS allora anche la dissiapzione è minore e le perdite switching possono essere piccole rispetto al buck dato che la frequenza di switching rimane sulle decine di kHz.
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Si risparmia in termini di spazio perchè basta un mosfet e il suo driver, allora posso rendere l’induttore più grande e usare pochi condensatori. Inoltre in termini di controllo è molto molto più sempplice, si risparmia su DAC, resistenze di precisione e altri componenti particolari. Essendo un solo NMOS allora anche la dissiapzione è minore e le perdite switching possono essere piccole rispetto al buck dato che la frequenza di switching rimane sulle decine di kHz.
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@ -188,21 +137,6 @@ Si risparmia in termini di spazio perchè basta un mosfet e il suo driver, allor
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### Induttori
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### Induttori
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| **MODELLO** | **VALORE** | **DCR** | **PACKAGE** |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C5329540.html | 10u | 27m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C51913009.html | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261494.html | 10u | 30m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C51913007.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C50326286.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261490.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C49261301.html | 4.7u | 15m | 6.6x6.4 |
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| **[FC-ALX 4030D-2R2MT](https://www.lcsc.com/product-detail/C5370906.html)** | **2.2u** | **11m** | **4.2x4.2** |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C50345893.html | 2.2u | 23m | 4.2x4.2 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C45385247.html | 2.2u | 22m | 4.2x4.2 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C39846868.html | 2.2u | 19m | 4.2x4.2 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C5370911.html | 3.3u | 17m | 5.3x5.1 |
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| https://www.lcsc.com/product-detail/C5370910.html | 2.2u | 12m | 5.3x5.1 |
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Un problema è la corrente di inrush che spengerebbe l’alimentatore, quindi bisogna attivamente limitare la corrente ed effettuare un soft-start. Esistono vari integrati fatti apposta.
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Un problema è la corrente di inrush che spengerebbe l’alimentatore, quindi bisogna attivamente limitare la corrente ed effettuare un soft-start. Esistono vari integrati fatti apposta.
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