Entrambe le parti precedenti la revisioneRevisione precedenteProssima revisione | Revisione precedente |
alimentatori_lineari [2018/12/11 09:42] – [Regolatore con zener e transistor] admin | alimentatori_lineari [2023/02/02 12:01] (versione attuale) – [Risorse] admin |
---|
* 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) |
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: |
* 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)) | * 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 BJT è usato nella configurazione a collettore comune come inseguitore di emettitore con Ve circa uguale a Vb)). | 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)). |
| |
| |
* 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}} |
* 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. |
* 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: |
{{::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) |
* 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 |
| |
===== Navigazione ===== | ===== Navigazione ===== |