Alimentatore Lineare Regolabile con Protezione da Cortocircuiti con Tensione da 0V a 25V e Corrente da 4A…

 
 
 
 

 

INTRO

Molti alimentatori regolabili hanno il problema della tensione minima che solitamente è uguale al riferimento di tensione che si usa a valle dell’amplificatore operazionale. Il vantaggio di questo schema è che sfrutta un riferimento di tensione variabile e un loop di feedback di valore fisso per ottenere una tensione in uscita di 0V quando il riferimento di tensione viene regolato a 0V. La corrente di 4A non vale per tutto il range di tensione a meno di qualche modifica che verrà discussa successivamente.

 

 
SCHEMA

Lo schema è il seguente:

La tensione di ingresso è la tensione di rete da 230Vrms 50HZ e questa tensione viene ridotta ad un valore di 25Vrms grazie al trasformatore T1. 25Vrms è il valore minimo per avere 25V in uscita mentre la potenza deve essere 70VA se si vogliono in uscita 4A.

La tensione di riferimento viene generata con uno Zener da 6.2V che garantisce una buona stabilità termica del riferimento. R2 pilota il diodo Zener mentre R4 fa variare la tensione di riferimento che giunge all’amplificatore operazionale e in particolare fa variare la tensione da un massimo di 6.2V a un minimo di 0V.

R5 va ad accendere il transistor Q2 se vi supera la corrente di 4A e se vi sono cortocircuiti, Q2 porta la tensione sul gate di Q1 a valore della tensione su C2 portando la tensione tra gate e suorce a valore positiva e spegnendo Q1.

R3 e R6 formano il feedback dell’amplificatore operazionale mentre C1 e C2 sono capacità di filtro.

L’amplificatore operazionale fa si che la tensione sul pin invertente sia uguale a quella sul pin non invertente e questo è possibile perché pilota il MOSFET Q1. L’amplificatore operazionale LM358 supporta un massimo di 32V, nello schema on la tolleranza della rete elettrica può arrivare anche a 35-36V. In condizioni stabili si raggiungono 34V e questa tensione non brucia l’integrato. Se si ha una linea con sbalzi di tensione, o si vogliono semplicemente evitare guasti o bruciature conviene usare un NE5534, un OPA188 o simili.

 

POTENZA E CORRENTE MASSIMA

La corrente massima in uscita dipende dal valore della resistenza R5, infatti la corrente massima è I=0.7/R5, quindi R5=0.7/I. Inoltre la corrente massima se non si usa un buon dissipatore, dipende dalla tensione in uscita. Infatti se si ha una tensione molto bassa in uscita (1V) e si vuole una corrente di 4A, il MOSFET dovrebbe dissipare 100W, cosa non possibile. Per avere 4A in ogni caso bisogna raddoppiare i mosfet come da figura:

Il transistor Q1 può essere un SUP90P06 o equivalente, ovvero tensione di soglia di 1V e corrente almeno di 6A se si usa un solo MOSFET o almeno 4A in caso se ne usassero 2.

Il MOSFET usato può sopportare una temperatura di giunzione di 175°C e ha una resistenza termica tra giunzione e case di 0.6°C/W. Supponendo di farlo lavorare con una temperatura ambiente di 30°C e di settare la temperatura di giunzione desiderata di 160°C per non bruciarlo, supponendo di volere avere sempre 4A in uscita, il valore della resistenza termica del dissipatore per ogni MOSFET deve essere:

R_termica_dissipatore = ((Tjmax-Tamb)/Pd – Rjc – Rcs) = ((160-30)/50 – 0.6 – 1) = 1°C/W

dove Tjmax è la temperatura massima della giunzione, Tamb è la temperatura ambiente massima, Pd è la potenza dissipata, Rjc la resistenza termica tra giunzione e case e Rcs la resistenza termica tra case e dissipatore.

Servono quindi due dissipatori con resistenza termica almeno di 1°C/W se si vuole una corrente in tutto il range di 4A. In alternativa si può usare un dissipatore con ventola.

Il circuito montato su breadboard ha il seguente aspetto.

 
DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 al seguente LINK!!!

 

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