Tutorial per Comprendere come Poter Incrementare la Corrente dei Regolatori Lineari della Famiglia 78xx e 79xx senza Bruciarli…

 
 
 
 

 

INTRO

I regolatori lineari della famiglia 78xx sono regolatori lineari per tensioni positive, quelli invece della famiglia 79xx sono regolatori lineari per tensioni negative. Entrambi hanno una corrente massima di uscita di 1.5A. in alcune situazioni può servire una corrente maggiore e questo è possibile utilizzando lo schema che andremo a vedere.
 

 

SCHEMA

Il discorso per il regolatore lineare 78xx e quello 79xx è lo stesso, cambia solo lo schema. Per i regolatori della famiglia 78xx si usa la seguente configurazione:

Per i regolatori della famiglia 79xx si usa invece  la seguente configurazione:

In tutti e due i casi il transistor, nel primo caso PNP e nel secondo caso NPN supplisce alla corrente in eccesso desiderata che il regolatore lineare non riesce a garantire.

Supponendo che inizialmente la corrente è minore di una certa quantità, la tensione sulla resistenza R è minore di 0.7V, quindi il transistor (NPN o PNP) è spento e la corrente fluisce tutta nel regolatore (78xx o 79xx.) Se la corrente aumenta, in base al valore della resistenza R, si raggiunge su di essa una tensione di 0.7V, il transistor è acceso e inizia a fornire corrente al carico.

Il transistor viene quindi usato per garantire la corrente necessaria mentre la tensione di uscita rimane fissata dal regolatore lineare.

La capacità C2 serve per ridurre il ripple della tensione Vout, mentre C3 può essere eliminata se si usa un raddrizzatore con filtro capacitivo.

 

 

ESEMPIO

Supponiamo di voler realizzare uno stabilizzatore da 5V e 3A. Prima di tutto la tensione di ingresso deve essere:

Vin_avg = (Vout + 3.2V)/(1-r/2)

Dove Vin_avg è la tensione in ingresso media e 3.2 è la somma della tensione 0.7V per accendere il transistor e 2.5V il dropout del regolatore di tensione. Se si ha una tensione con un certo ripple, ad esempio se proviene da un raddrizzatore con filtro capacitivo, bisogna anche considerare il termine (1-r/2) dove r è il ripple (ripple 10%, r=0.1).

 

Supponiamo di scegliere un ripple del 10%, la tensione media in ingresso minima, deve essere:

Vin_avg=(5+3.2)/(1-0.05)=8.6V

 

Quindi la tensione in ingresso minima deve essere 8.6V.

 

Rimane da decidere quanta corrente far fluire nel regolatore lineare e quanta nel transistor, questo valore deve essere minore di 1.5A, supponiamo di scegliere 1A in modo tale da suddividere la corrente tra i due elementi.

Il valore della resistenza R sarà:

R=0.7/I

Dove 0.7 è la tensione di accensione del transistor  e I è la corrente che fluisce nel regolatore, in questo caso 1A quindi R=0.7ohm.

Per quanto riguarda il transistor, in esso fluisce la restante corrente desiderata, in questo caso 2A, onde evitare di bruciarlo bisogna scegliere un transistor di potenza con corrente superiore del 20% come margine di sicurezza. Si può scegliere in questo caso un transistor con corrente di 3A.

 
POTENZA MASSIMA E DISSIPATORE

Il transistor Q1 può essere un BD242 o un TIP42 o equivalenti che hanno una resistenza tra giunzione e case di 1.7°C/W e una temperatura massima di 150°C. L’integrato 78xx ha invece una resistenza giunzione case di 3°C e una temperatura massima 150°C supponendo di usare il case TO-220.

La potenza di questi due elementi dipende dalla tensione Vin media di ingresso è sara:

Potenza_Transistor  =  (Vin-Vout) x I_transistor

Potenza_78xx = (Vin-Vout-0.7) x I_78xx

Le due potenze dipendono dalla tensione di ingresso, da quella di uscita e dalle correnti massime che fluiscono nei due elementi.

Si possono montare separatamente i componenti su dissipatori, è utilizzare la seguente formula:

R_termica_dissipatore = ((Tjmax-Tamb)/Pd – Rjc – Rcs) [°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.

Si può usare anche un solo dissipatore con resistenza termica di valore medio tra i due valori calcolati prima.

 

DOWNLOAD

Potete scaricare la simulazione con MULTISIM 14 al seguente LINK!!!

 

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