Mini step dn switching a transistor
miniSTEP DN _ DC/DC converter switching con 2 transistor
Una soluzione alternativa ai modulini già fatti, realizzata con quello che c'è nei nostri cassetti del laboratorio.
Tutto è nato perchè mi serviva ottenere 12/13 v per alimentare 2 ventole di raffreddamento (200 mA max ) partendo da 42v o più.La soluzione più facile e vantaggiosa energeticamente è utilizzare un dc/dc converter switching. Tra i modulini già fatti, pochi possono superare i 40 volts di ingresso. Quindi ho pensato di costruirlo.Ho fatto prove generando pwm con oscillatori a opamp e col 555, funzionavano ma erano troppo "grandi".....Volevo una soluzione più raccolta. Ho cominciato a googlare e mi sono imbattuto in circuiti estremamente interessanti. Switchin fatti con 2 o 3 transistor, compatti e sulla carta anche efficienti. Mi riferisco ad una serie di circuiti scaturiti da una sorta di scommessa/gara su un blog americano di progettazione, nei primi anni 2000. ( in fondo troverete i riferimenti ) Gara vinta da un certo RomanBlack. Quello che presento oggi quindi non è farina del mio sacco, piuttosto un' ottimizzazione del circuito originale di RomanBlack. Vediamo lo schema :
Il funzionamento non è affatto intuitivo, soprattutto è difficile parametrizzarlo, quindi partendo dallo schema con i valori originali, ho modificato fino ad ottenere il risultato voluto. Una spiegazione sommaria la posso dare, ma nei link dei riferimenti, volendo, troverete le spiegazioni dell'autore ( un po' criptiche ) e nei vari blog di altri progettisti che hanno chiarito nei dettagli, in particolare: ericgibbs.
In un primo momento La corrente arriverà a Cload e al carico attraverso TR1 in conduzione, trascinato da TR2 chiuso avendo Vbe sufficiente, tuttavia al crescere della tensione su Cload la Vbe arriverà sotto la soglia di conduzione ( determinata dalla tensione degli zener - Vcload ) e Tr2 si spegnerà, trascinando off velocemente anche Tr1. Si innescherà la cella base del circuito buck: D1/L1/Cload che alimenterà il carico esaurendo l'energia accumulata. La tensione ai capi di Cload si abbasserà finchè la Vbe di TR2 ( Vzener- Vcload) diventerà sufficiente ad accendereTR2 che a sua volta accenderà TR1.La funzione di C2 è un feedback positivo ai tempi di commutazione di TR2, in modo che TR2 e TR1 commutino velocemente.La funzione di C1 è quella di stabilire ( insieme a Rz1 + Rz2 ) il tempo RC di ritardo tra la fase attiva e quella attiva successiva.Questo ritardo è più o meno "un ritardo fisso" progettato per imitare le azioni dei circuiti integrati SMPS (che hanno un ritardo di spegnimento fisso prima di consentire la riaccensione) per migliorare l'efficienza per tutti gli stessi motivi utilizzati nei circuiti integrati SMPS. I rendimenti ottenuti sono del tutto paragonabili a quelli dei modulini cinesi. La volontà era quella di utilizzare tutto materiale surplus. Molti componenti non sono critici, al posto del doppio diodo veloce, ho provato anche altri tipi di diodi, anche schottky, ottenendo sempre buoni risultati, lo stesso dicasi per i transistor. Il valore complessivo degli zener determinerà sostanzialmente la tensione di uscita.L' induttore dovrà essere invece un pò scelto a tentativi.Successivamente, per il mio impiego, ho aggiunto un regolatore 7812, utilizzando il circuito sopra come pre regolatore. Il circuito mi è piaciuto molto e anche modificando i valori dei componenti ha sempre funzionato, ovviamente facendolo a ragion veduta lo si riesce ad ottimizzare per il proprio scopo.
Volendo si può aggiungere una limitazione di corrente per rendere tutto più affidabile
RIFERIMENTI:
https://romanblack.com/smps/smps.htm. _ La pagina dell'autore
https://maker.pro/forums/threads/using-a-romanblack-two-transistor-regulator.4689/ _un forum dove se ne parla
https://electronics.stackexchange.com/questions/576967/dc-dc-buck-converter-using-transistors_ un' altro forum
