In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche dell’alimentatore stabilizzato e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
Caratteristiche
Gli alimentatori sono apparecchiature che convertono la tensione alternata sinusoidale della rete Vca ( 220 Veff ) in una tensione continua ( Vcc ) in grado di alimentare un carico ( R ) con una corrente ( Icc ). Un generico alimentatore può quindi essere rappresentato mediante il seguente schema a blocchi
Il trasformatore provvede di norma ad abbassare il valore della tensione di ingresso (220 Veff.) ad un valore compatibile con la tensione che deve alimentare il carico. E’ costituito da un avvolgimento primario (N1= numero di spire) e da un avvolgimento secondario (N2 = numero di spire), avvolti in un nucleo ferromagnetico. La tensione al secondario (V2) si forma per induzione elettromagnetica. La tensione al primario (V1), la tensione al secondario (V2), il numero di spire N1, N2, sono legate dalla relazione
V1 / V2 = N1 / N2 (rapporto di trasformazione)
ovvero il rapporto tra la tensione d’ingresso V1 e quella d’uscita V2 è dato dal rapporto tra il numero degli avvolgimenti al primario (N1) e al secondario (N2), da cui si ricava che
V2 = V1 · N2 / N1
ovvero la tensione al secondario è data proprio dal rapporto di trasformazione
Il ponte raddrizzatore (in questo caso a doppia semionda, detto anche “ponte di Graetz”) provvede a rendere unidirezionale la corrente in un carico, generando un tensione di uscita pulsante.
i diodi D1 e D3 conducono per la semionda positiva, i diodi D2 e D4 per quella negativa.
Si noti che la corrente che circola nella R ha sempre lo stesso verso.
Se si pone in uscita del ponte di diodi e in parallelo al carico un condensatore di alta capacità (dell’ordine di migliaia di microfarad) il condensatore – inizialmente scarico – inizia a caricarsi seguendo la variazione della Vin fino al suo valore massimo Vmax,
secondo la formula
Successivamente la tensione pulsante diminuisce e il condensatore si scarica più o meno lentamente sulla R con una costante di tempo τ = R*C, per poi riprendere a caricarsi quando la tensione pulsante Vin (in fase crescente) raggiunge e supera la Vc del condensatore che in quell’istante sta ancora scaricandosi. L’andamento della tensione ai capi del condensatore e del carico sarà adesso di tipo ondulatorio, variabile tra un valore VCMax e VCMin, senza però mai arrivare al valore zero.
Queste variazioni della forma d’onda vengono denominate “ondulazioni residue” o semplicemente “ripple”. La bontà di un alimentatore si misura quantificando il valore ∆V= VCMax – VCMin (ondulazione) che deve essere il più basso possibile.
In parallelo al condensatore di grossa capacità (>1000µF elettrolitico), si pone un condensatore in poliestere o ceramico da 0,1µF ,necessario per scaricare a massa i disturbi di alta frequenza.
Un altro filtro capacitivo con valore di C più basso (10 – 100 µF) è posto anche all’uscita dello stabilizzatore per migliorare ulteriormente la VOUT.
Lo stabilizzatore (o regolatore di tensione) tende a mantenere costante la tensione d’uscita VR sul carico al variare, entro certi limiti, della tensione d’ingresso “∆Vin “ (regolazione di linea),
della corrente assorbita dal carico R “ ∆IR “(regolazione di carico) e della temperatura “∆T”.
L’integrato LM317 è uno stabilizzatore di tensione con la possibilità di poter anche regolare la tensione d’uscita stabilizzata da +1.25 Vcc a +37 Vcc., fornendo al carico una corrente IR Max =1,5A
La differenza tra la VIN e la VOUT si definisce tensione di “DROPOUT” ed è il valore minimo della tensione tra ingresso e uscita che garantisce un corretto funzionamento dello stabilizzatore.
VD = VIN – VOUT ( consigliabile un valore non inferiore a 5 Volt ).
Di norma si collega un diodo polarizzato inversamente tra il pin “OUT” e “IN” e tra il pin “OUT” e “ADJ” dell’Integrato LM317. Ciò al fine di evitare che possibili correnti inverse possano attraversare l’integrato danneggiandolo. Un cortocircuito all’ingresso dell’Integrato porterebbe il pin “IN” ad un potenziale più basso del pin “OUT” ,tenuto ad una tensione più alta dal condensatore d’uscita ancora carico. In queste condizioni il diodo risulterebbe adesso polarizzato direttamente, permettendo così che la corrente di scarica del condensatore lo attraversi in senso inverso, cioè dall’OUT verso l’IN, proteggendo quindi l’Integrato dall’essere attraversato da questa corrente inversa.
La potenza erogata in ingresso ( PIN) , quella dissipata dallo stabilizzatore ( PD) e dal carico R ( PR ) hanno la seguente relazione
Si può notare che la potenza utile sul carico ( PR ) è minore della potenza fornita in ingresso perché una parte di essa (PD) viene dissipata dall’integrato stabilizzatore LM317, necessaria per il suo corretto funzionamento. In fase di progetto si tende a ridurre il suo valore (PD) il più basso possibile.
La potenza massima che l’Integrato può dissipare con contenitore TO220H è PDmax=15W.
L’alimentatore di tensione si può schematizzare mediante un generatore ideale di tensione V0 avente in serie la propria resistenza interna Ri.
-Per Ri = 0 (generatore ideale di tensione), sarà VR = V0 per qualsiasi valore di corrente sul carico.
-Per Ri = 0 (generatore reale di tensione ), sarà VR = V0 – VRi . VR = V0 – Ri*I
La tensione utile sul carico VR, diminuisce se aumenta la corrente I circolante nel circuito perché aumenta la VRi dovuta alla caduta di tensione sulla Ri. Conseguenza di questo, la VR sul carico non è stabile al variare della corrente I nel circuito.
Tanto più è basso il valore della Ri, tanto minore sarà l’influenza della VRi e tanto più la VR sarà prossima al valore del generatore ideale V0.
Un buon alimentatore stabilizzato deve avere un valore della Ri il più basso possibile.
Andamento della tensione d’uscita dell’alimentatore, in funzione della corrente sul carico.
Prezzi degli Alimentatori Stabilizzati
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi degli alimentari stabilizzati in vendita online.
Cliccando sui vari prodotti è possibile visualizzare maggiori informazioni, come la descrizione delle caratteristiche e le opinioni e recensioni.
