Appunti di Tecnologie e Progettazione - classe quarta

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Traccia: • mppt • alimentatori_switching • dissipatori • multivibratori
alimentatori_lineari

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Linea 12: Linea 12:
   * dove è possibile l'alimentazione avviene tramite la tensione di rete alternata presente nelle prese   * dove è possibile l'alimentazione avviene tramite la tensione di rete alternata presente nelle prese
   * per gli apparecchi portatili o dove non è presente un impianto elettrico l'alimentazione avviene tramite batterie, cioè in continua   * per gli apparecchi portatili o dove non è presente un impianto elettrico l'alimentazione avviene tramite batterie, cioè in continua
-Una lampada può essere costruita sia per funzionare in continua (quelle di casa) che in alternata (torcia, auto) ma un apparecchio elettronico ha sempre bisogno di un alimentazione continua e non può essere direttamente alimentato dalla rete; per farlo funzionare serve un **alimentatore**, un apparecchio che preleva l'energia dal sistema di tensione in alternata della rete e fornisce in uscita un sistema di tensione continua del valore adatto. Tutti gli apparecchi elettronici di consumo usano un alimentatore:+Una lampada può essere costruita sia per funzionare in continua (torcia, auto) che in alternata (quelle di casa) ma un apparecchio elettronico ha sempre bisogno di un alimentazione continua e non può essere direttamente alimentato dalla rete; per farlo funzionare serve un **alimentatore**, un apparecchio che preleva l'energia dal sistema di tensione in alternata della rete e fornisce in uscita un sistema di tensione continua del valore adatto. Tutti gli apparecchi elettronici di consumo usano un alimentatore:
   * può essere incorporato nell'apparecchio (PC desktop, TV, stereo)   * può essere incorporato nell'apparecchio (PC desktop, TV, stereo)
   * o separato ("mattoncino" del PC portatile, alimentatore a parete di router e cordless)   * o separato ("mattoncino" del PC portatile, alimentatore a parete di router e cordless)
Linea 56: Linea 56:
 Per un corretto funzionamento occorre: Per un corretto funzionamento occorre:
   * che la corrente I<sub>Z</sub> sia sufficiente a portare lo zener in piena conduzione, cioè nel tratto verticale oltre il ginocchio dove la tensione è quasi costante (vedi figura sotto)   * che la corrente I<sub>Z</sub> sia sufficiente a portare lo zener in piena conduzione, cioè nel tratto verticale oltre il ginocchio dove la tensione è quasi costante (vedi figura sotto)
-  * limitare la corrente I<sub>L</sub> con la resistenza R in modo da non superare la potenza massima sopportabile dallo zener+  * limitare la corrente I<sub>Z</sub> con la resistenza R in modo da non superare la potenza massima sopportabile dallo zener
  
 Queste due condizioni si soddisfano scegliendo il valore di R considerando: Queste due condizioni si soddisfano scegliendo il valore di R considerando:
Linea 66: Linea 66:
 I difetti principali di questo tipo di regolatore sono: I difetti principali di questo tipo di regolatore sono:
   * la stabilità non elevata, dovuta alla resistenza differenziale dello zener((la pendenza della caratteristica nella zona di conduzione inversa, che non è verticale)) e alla dipendenza di V<sub>Z</sub> dalla temperatura    * la stabilità non elevata, dovuta alla resistenza differenziale dello zener((la pendenza della caratteristica nella zona di conduzione inversa, che non è verticale)) e alla dipendenza di V<sub>Z</sub> dalla temperatura 
-  * è adatto solo per carichi che assorbono correnti comparabili con quelle che circolano nello zener+  * è adatto solo per carichi che assorbono correnti comparabili con quelle che circolano nello zener((con poca corrente al carico e la resistenza R dimensionata per I<sub>Omax</sub> lo zener dissipa molta potenza))
  
-Per un esempio con il dimensionamento del circuito si veda l'esempio 5 del paragrafo 5 sezione 11A del testo di elettronica, che mette in evidenza anche il limiti di questa soluzione.+Per un esempio con il dimensionamento del circuito si veda l'esempio 5 del paragrafo 5 sezione 11A del testo di elettronica, che mette in evidenza anche il limiti di questa soluzione((il calcolo del valore massimo di R e della corrente massima sullo zener è anche negli [[https://leonardocanducci.org/wiki/ee4/sezione_11a#i_diodi_zener|appunti di elettronica di quarta]])).
 ===== Regolatore con zener e transistor ===== ===== Regolatore con zener e transistor =====
  
-Il regolatore in figura impiega un transistor BJT insieme al diodo zener.+Il regolatore in figura((si veda anche la {{ ::si_14a1.fm.pdf |scheda integrativa 14A.1}} dal testo di elettronica)) impiega un transistor BJT insieme al diodo zener((il BJT è usato nella configurazione a collettore comune come inseguitore di emettitore con Ve circa uguale a Vb)).
  
  
Linea 87: Linea 87:
   * le tre correnti del transistor sono legate dalla relazione `I_E = I_C + I_B ~= I_C`   * le tre correnti del transistor sono legate dalla relazione `I_E = I_C + I_B ~= I_C`
   * la corrente di collettore dipende da quella della base secondo la relazione `I_C=h_(FE) I_B` dove `h_(FE)` è il //guadagno di corrente// ed è un valore costante e tipico del transistor (ad esempio 100)((questa relazione vale solo se si utilizza il transistor nella zona attiva lineare evitando le zone di saturazione e interdizione sfruttate invece nel funzionamento in commutazione tipico delle applicazioni digitali o di potenza))   * la corrente di collettore dipende da quella della base secondo la relazione `I_C=h_(FE) I_B` dove `h_(FE)` è il //guadagno di corrente// ed è un valore costante e tipico del transistor (ad esempio 100)((questa relazione vale solo se si utilizza il transistor nella zona attiva lineare evitando le zone di saturazione e interdizione sfruttate invece nel funzionamento in commutazione tipico delle applicazioni digitali o di potenza))
 +
  
 {{::vbe-ib.png|Caratteristica di ingresso di un BJT}} {{::vbe-ib.png|Caratteristica di ingresso di un BJT}}
Linea 94: Linea 95:
   * la corrente che va al carico scorre dal collettore all'emettitore ed è regolata da quella (molto più piccola) che scorre nella base   * la corrente che va al carico scorre dal collettore all'emettitore ed è regolata da quella (molto più piccola) che scorre nella base
   * la `V_Z` è quasi costante perché la corrente sullo zener è quasi costante (le variazioni della corrente sul carico si ripercuotono sullo zener attraverso la `I_B` ma ridotte di un fattore `h_(FE)`)   * la `V_Z` è quasi costante perché la corrente sullo zener è quasi costante (le variazioni della corrente sul carico si ripercuotono sullo zener attraverso la `I_B` ma ridotte di un fattore `h_(FE)`)
 +  * il transistor funziona in modo lineare e ai suoi capi cade una tensione V<sub>CE</sub> pari alla differenza tra V<sub>i</sub> e V<sub>o</sub>; si ha dunque una significativa dissipazione di potenza sul BJT, che è attraversato dalla corrente che va al carico e ha una tensione V<sub>CE</sub> non nulla, che non deve superare quella massima consentita
  
 Per comprendere come funziona la regolazione basta considerare che il valore di `V_O` dipende da due grandezze quasi costanti; inoltre il circuito presenta una [[wpi>Retroazione#Retroazione_negativa_o_controreazione|retroazione negativa]] in grado di correggere automaticamente il valore della tensione in uscita. Immaginiamo ad esempio che `V_O` aumenti; la tensione `V_(BE)` - supposta `V_Z` costante - tenderà a diminuire e con essa la corrente `I_B`; la corrente del collettore `I_C` calerà per effetto del calo di `I_B` e con lei la tensione in uscita `V_O= R_L I_C`, compensando l'aumento iniziale. Per comprendere come funziona la regolazione basta considerare che il valore di `V_O` dipende da due grandezze quasi costanti; inoltre il circuito presenta una [[wpi>Retroazione#Retroazione_negativa_o_controreazione|retroazione negativa]] in grado di correggere automaticamente il valore della tensione in uscita. Immaginiamo ad esempio che `V_O` aumenti; la tensione `V_(BE)` - supposta `V_Z` costante - tenderà a diminuire e con essa la corrente `I_B`; la corrente del collettore `I_C` calerà per effetto del calo di `I_B` e con lei la tensione in uscita `V_O= R_L I_C`, compensando l'aumento iniziale.
Linea 99: Linea 101:
 Per dimensionare la R si usa la formula: Per dimensionare la R si usa la formula:
  
-`R=(V_(i_(min))-V_Z)/(I_Z + I_(O)/h_(FE))`+`R=(V_(i_(min))-V_Z)/(I_Z + I_(Oma\x)/h_(FE))`
  
 dove si considera la tensione minima in ingresso, la `V_Z` e la corrente che si desidera circoli nello zener, il guadagno del transistor e la corrente massima al carico. dove si considera la tensione minima in ingresso, la `V_Z` e la corrente che si desidera circoli nello zener, il guadagno del transistor e la corrente massima al carico.
Linea 123: Linea 125:
   * richiedono pochissimi componenti esterni   * richiedono pochissimi componenti esterni
   * sono facili da montare e sostituire (il package ha dimensioni "ragionevoli" e permette di utilizzare un dissipatore)   * sono facili da montare e sostituire (il package ha dimensioni "ragionevoli" e permette di utilizzare un dissipatore)
-  * sono protetti termicamente e contro il cortocircuito +  * sono protetti termicamente, contro il cortocircuito e per funzionare entro la [[https://en.wikipedia.org/wiki/Safe_operating_area|Safe Operating Area]]
  
 I due integrati a tre terminali più comuni sono: I due integrati a tre terminali più comuni sono:
Linea 133: Linea 135:
 {{::7805.png|Circuito base per regolatore LM7805 a tensione fissa}} {{::7805.png|Circuito base per regolatore LM7805 a tensione fissa}}
  
-Il condensatore C<sub>1</sub> serve a filtrare i disturbi se l'alimentazione è distante - NB: non sostituisce il condensatore del raddrizzatore - mentre C<sub>2</sub> migliora la stabilità e la velocità di risposta in uscita. Nei datasheet degli integrati sono elencate tutte le caratteristiche dei vari regolatori((e molte altre informazioni e raccomandazioni applicative; ad esempio sulla larghezza delle tracce, il posizionamento dell'integrato nel layout, la scelta dei condensatori e dei dissipatori, ecc.)); le più importanti sono:+Il condensatore C<sub>1</sub> serve a filtrare i disturbi se l'alimentazione è distante (non sostituisce il condensatore del raddrizzatore!) mentre C<sub>2</sub> migliora la stabilità e la velocità di risposta in uscita. Nei datasheet degli integrati sono elencate tutte le caratteristiche dei vari regolatori((e molte altre informazioni e raccomandazioni applicative; ad esempio sulla larghezza delle tracce, il posizionamento dell'integrato nel layout, la scelta dei condensatori e dei dissipatori, ecc.)); le più importanti sono:
   * tensione massima in ingresso   * tensione massima in ingresso
   * tolleranza nella regolazione (ad esempio 5% del valore nominale)   * tolleranza nella regolazione (ad esempio 5% del valore nominale)
Linea 160: Linea 162:
   * dal testo di elettronica: sezione 14A (alimentatori lineari)   * dal testo di elettronica: sezione 14A (alimentatori lineari)
   * dai contenuti digitali del testo di elettronica: scheda integrativa 14A1 (regolatore con zener e BJT)   * dai contenuti digitali del testo di elettronica: scheda integrativa 14A1 (regolatore con zener e BJT)
-  * dai documenti tecnici della Texas Instruments una [[http://www.ti.com/lit/an/snva558/snva558.pdf|guida]] sugli alimentatori linerari +  * dai documenti tecnici della Texas Instruments una [[http://www.ti.com/lit/an/snva558/snva558.pdf|guida molto dettagliata]] sugli alimentatori linerari 
-  * dal sito TDK una [[http://www.global.tdk.com/news_center/publications/power_electronics_world/pdf/aaa60600.pdf|introduzione agli alimentatori a fumetti]] +  * dal sito TDK una [[http://origin-www.tdk.com/news_center/publications/power_electronics_world/pdf/aaa60600.pdf|introduzione agli alimentatori con semplici spiegazioni illustrate]] 
-  * dal canala youtube EEVblog un [[https://www.youtube.com/watch?v=g7b5YZENvjY&feature=youtu.be&t=1287|video]] su tre soluzioni per ottenere una alimentazione duale (+Vcc/-Vcc) da una singola (ad es. una batteria)+  * dal canale Youtube EEVblog un [[https://www.youtube.com/watch?v=g7b5YZENvjY&feature=youtu.be&t=1287|video]] su tre soluzioni per ottenere una alimentazione duale (+Vcc/-Vcc) da una singola (ad es. una batteria) 
 +  * [[http://www.righto.com/2014/09/reverse-engineering-counterfeit-7805.html|com'è fatto internamente un 7805 e come funziona da righto.com]] 
 +  * {{ ::raddrizzatori.zip |una simulazione con vari tipi di raddrizzatori}} 
 +  * {{ ::alimentatori.zip |simulazioni: alimentatore con zener e BJT e alimentatore da laboratorio Stab AP106}} 
 +  * [[http://www.antoniosantoro.com/duale.htm|una pagina di un sito]] con illustrazioni che spiegano il funzionamento di un alimentatore duale non stabilizzato con trasformatore a presa centrale e ponte a diodi
  
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alimentatori_lineari.1543848407.txt.gz · Ultima modifica: (modifica esterna)