Alimentatore Regolabile da 0.5A a 20A con Protezione

NE555   Alimentatore Lineare da 20A Massimi con Basso Drop Out, Tensione Regolabile o Tarabile da 2.5V a 30V e con Protezione da Corto Circuito…

 
 
 
 



 

INTRO

Lo schema seguente sfrutta un amplificatore operazionale per mantenere costante l’uscita di inseguitore di tensione realizzato con un mosfet, grazie a una tensione di riferimento il più stabile possibile. Il principio di funzionamento è il seguente:

NE555   Il mosfet è di tipo P in modo tale da avere Vds pari solo alla corrente per la resistenza interna, quindi basso drop out vista la resistenza interna molto piccola. Per il principio del corto circuito virtuale,  se l’amplificatore operazionale è ben connesso, sul pin non invertente ci sarà la stessa tensione del pin invertente, questo fa si che all’interno del partitore ci sia una tensione pari a Vref. Visto che il partitore ha rapporto 1/2 (R6/(R6+R4)) la tensione d’uscita sarà il doppio di Vref. Ad esempio se Vref è 5V allora la tensione d’uscita sarà 10V se la Vin è maggiore di 10V.

Il principio di funzionamento della protezione dai corto circuiti è il seguente:

NE555   Supponiamo per semplicità che la corrente in ingresso sia uguale alla corrente in uscita, cosa vera se non è attiva la protezione dal cortocircuito. Per essere attivo il transistor bisogna avere una Vbe di almeno 0.6V per il transistor BC558. Se attivo allora la Vg è uguale a Vin mentre la Vs sarà Vin-0.6, quindi la Vgs sarà minore della tensione di soglia del mosfet e quindi il mosfet è spento. Per conoscere la corrente bisogna dividere la tensione 0.6 diviso la resistenza R7. Nel caso di figura si ha una protezione di 2A (0.6/0.3 = 2A), se invece si vuole una protezione da 1A bisogna usare una resistenza da 0.6ohm.

La resistenza R8 serve come protezione per l’operazionale che genera la tensione di controllo.

La corrente massima dipende dalla tensione di ingresso e di uscita, dipende inoltre dal mosfet utilizzato e da quanti mosfet si usano in parallelo.

 




 

SCHEMA

Lo schema è il seguente:

NE555   Partiamo dal trasformatore. In uscita si vogliono 5V, considerando che il sistema R5 e mosfet creano un drop out di circa 1V, bisogna avere un minimo di 6V ai capi del condensatore C2. Considerando che il ponte di diodi in media ha una caduta di tensione di 2.5V, la tensione di picco sul trasformatore deve essere maggiore di 8.5V. Quindi il trasformatore deve avere sempre una tensione almeno 3.5V maggiore della tensione d’uscita per corrente basse (circa 2A) mentre di almeno 4 per correnti maggiori.

Parliamo ora del ponte di diodi. Si può realizzare a diodi oppure comprarne uno pre assemblato. Se l’uscita è 2A come in questo caso, si deve usare un ponte di diodi da 3A oppure 4 diodi da 3A come ad esempio i diodi 1N5400, 1N5401 o simili, bisogna controllare anche la tensione inversa massima, deve essere almeno il doppio di quella massima del trasformatore. Se si usa un trasformatore da 9V il diodo 1N5400 è perfetto perché ha tensione inversa di 50V. Se si ha in uscita un massimo di 4A si usano diodi da 5A come il diodo 1N6079 o 1N6080.

Per la tensione di riferimento in questo caso si utilizza un TL431. Con la configurazione di figura si ha una tensione di riferimento di 2.5V. Per generare una tensione di riferimento si può utilizzare anche un diodo Zenner del valore che si vuole, però il valore del diodo Zenner è la tensione minore che si può ottenere in uscita dall’alimentatore. Si possono usare anche due diodi o uno solo per avere una tensione di riferimento di 1.4V o 0.7V circa. Con il TL431 si ha un riferimento più preciso e stabile. Il condensatore C3 garantisce un riferimento stabile.

L’integrato LM358 funge da operazionale e ha una tensione massima di 32V, di conseguenza la tensione massima ai capi di C2 è circa 32V e la tensione massima in uscita sarà 30V.

Le capacità C1 e C2 garantiscono un ripple basso.

La resistenza variabile R3 serve per settare il valore di uscita della tensione. Se si usa una resistenza variabile l’uscita diventa variabile da una tensione 2.5V fino ad un massimo della tensione in uscita dal ponte di diodi. Se invece si usano delle resistenze fisse, il valore in uscita dipende dall’inverso del rapporto delle resistenze, come visto nella parte precedente.

 




 
POTENZA E CORRENTE MASSIMA

La corrente massima dipende dal mosfet utilizzato e dalle tensioni di ingresso e uscita. Ovviamente dipende dalla resistenza R5, però si è un limite massimo al di sopra della quale non si può settare una resistenza R5 per avere una corrente superiore. La corrente massima dipende anche dall’aletta di raffreddamento usata.

NE555   Supponiamo di avere una tensione di ingresso Vin di 10V e in uscita si hanno 5V. Se la corrente è 1A allora si ha una potenza di 5W assorbiti da R7 e dai mosfet, di cui 0.6W dalla resistenza e quindi 4.4W dal mosfet. Il mosfet senza dissipatore può dissipare 2.4W quindi serve un dissipatore.

Il valore della potenza massima dissipabile è Pmax = Tmax/(Rdissipatore +1). Se uso un dissipatore da 10°C/W allora essendo Tmax=175°C, avrò Pmax = 16W circa. Per avere una potenza doppia dissipata si possono usare due mosfet. Il dissipatore di figura è da 10°C/W.

Se si usano due mosfet, con un drop out di 3V e due dissipatori da 10°C/W si può avere una corrente massima di 10A circa. Se si usa invece un dissipatore da 5°C/W la corrente massima è 20A.

La potenza della resistenza deve essere circa uguale al doppio della corrente, ovvero se si hanno 2A in uscita la potenza della resistenza R5 deve essere 4W.

Per altri dubbi sulla potenza e corrente massima scrivete un commento.

Il circuito montato su breadboard ha il seguente aspetto.

NE555

DOWNLOAD

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


 

13952 Visite totali 128 Visite di oggi
Alimentatore Regolabile da 0.5A a 20A con Protezione ultima modifica: 2016-06-24T16:55:51+00:00 da ne555

5 pensieri su “Alimentatore Regolabile da 0.5A a 20A con Protezione

  1. Ciao, mitica la configurazione, ma ho una domanda riguardo l’uscita con 20A, come funziona il sistema di protezione da cortocircuiti in questo caso? Non credo esista una resistenza del valore di 30mOhm

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *