I miei Alimentatori
(qualche componente, un regolatore et voilà..... Alimentatore)
Ultimo Aggiornamento 4 Aprile 2011
Premessa
Per non appesantirvi ulteriormente l'argomento, ho tagliato in extremis un mio sproloquio a favore di alcuni punti chiarificatori sulle motivazioni che mi hanno indotto a creare quest'articolo:
1. Con riferimento a questo forum, era assolutamente necessario un esempio, sviluppato ovviamente in un certo modo.
2. Ho voluto esprimere ai neofiti soprattutto (quindi i GURU mi aiutino nella correzione di eventuali errori negli schemi e segnalazioni di orrori nella parte teorico-pratica), alcune semplici nozioni di base che, per tempo o per volontà, non sempre si è disposti ad apprendere ma, che per forza di cose si DEVONO imparare.
3. A meno di non essere disposti a spendere queste cifre:
Alimentatori da laboratorio
Ma ve la sentite di investire queste cifre sapendo che la vostra passione potrebbe spegnersi solo dopo qualche mese ???
4. l'ABC dell'elettronica consiste proprio nel cominciare con il costruire piccoli circuiti elementari (oscillatori ad esempio) proprio per fare pratica di base e per fare cose più serie poi, acquisendo oltre alle competenze necessarie anche le meritate stelline cui teniamo tanto.
Un semplicissimo alimentatore da banco quindi, con tensione di una decina di volt e qualche Amper di corrente è, uno dei passi essenziali da fare per chi comincia a dilettarsi in elettronica e, la valutazione di questi articoli da parte di chi legge (STELLATO E NON) è necessario sia fatta nel modo giusto (anche gli articoli NON RITENUTI UTILI o uguale al datasheet deve essere fatta la stessa attenta valutazione....... ;)))
Insomma, un conto è inserire lo schema tratto da datasheet e basta o tra-googlato (tradotto con google), un altro è inserire lo schema (anche tratto da datasheet) e spiegarlo, con formule e quant'altro e prove della realizzazione che, servono per dimostrare l'esperienza fatta e le cose imparate realizzando quello schema specifico....
Quindi in quest'articolo, ho unito semplicissimi schemi che, con pochissimi componenti sempre rigorosamente di recupero, possono servirci ad alimentare i nostri piccoli circuiti, e che ci possono permettere di affinare man mano le tecniche (saldatura disposizione dei componenti etc.), e le teorie (legge di Ohm...) che comunque, a un certo punto dobbiamo apprendere se non vogliamo commettere sempre i soliti errori che a lungo andare se non corretti, potrebbero manifestandosi sotto forma di esplosioni e scintillii vari....
Le prime cose che seguiranno, sono semplici nozioni che comunque bisogna sapere, non me ne vogliano i puristi o i GURU per queste mie semplificazioni.
Per approfondimenti sull'argomento vi rimando agli articoli già presenti sul sito.
Insomma, se non volete da subito leggervi il mega manualone di 1000 pagine per cominciare a fare i vostri circuiti leggetevi quest'articolo perchè i concetti espressi qui, sono veramente minimi (lungi da me da fare con questo l'ennesimo articolo guida su corrente continua e alternata o come creare il perfetto Frankenstein/Alimentatore da laboratorio o fare il perfetto recupero dei componenti).
Questi concetti, uniti a circuitini veramente elementari, ci consentono senza spendere una fortuna (certi hobby possono essere dannosi alla salute del portafoglio), di sperimentare e di impratichirci con l'elettronica.
Ultima nota (del mio sproloquio iniziale): meritocrazia e stelline
Quando ho cominciato circa un anno fa, pensavo che le stelline fossero sinonimo di "competenza": nulla di più sbagliato (errore comune a tutti i neofiti).
Sono bensì solo il frutto dell'impegno profuso nello sviluppo degli articoli per la comunità.
Difatti, nonostante studio questa materia da allora, mi accorgo che sono sempre più le cose che non so e, ogni giorno che approfondisco un argomento, trovo spunto e motivazione per studiarne un altro.
Personalmente se trovo l'articolo che m'interessa che ha bisogno di 10 livelli per essere visto qui su GRIX, vado sul sito dell'autore e lo trovo senza bisogno di stelline.... non so come facciate voi per vederli questi articoli ;;))))))))))
Quindi, pubblico quest'articolo con la speranza che tutti ne possano trarre vantaggio, indipendentemente dalle stelle assegnate poi.
Si comincia (piccole nozioni fondamentali)
Per chi è abituato alla "pappa pronta" sappiate che normalmente la ditta che vi fornisce energia elettrica ve la fornisce in AC (Corrente Alternata) e che, per le utenze residenziali è di 230v e potenza massima di 3Kw (KiloWatt).
Questa tensione arriva dalle centrali dislocate su tutto il territorio che tramite appositi trasformatori abbassa già la tensione a quella da noi conosciuta (230v per l'appunto, sappiate solo che in partenza è molto più alta per consentire all'elettricità di arrivare a lunghissime distanze), e che arriva a noi in questa forma:
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Purtroppo però, l'energia che ci necessita, ha una tensione di molto inferiore e, anziché essere in AC, si presenta in DC (dall’inglese Direct Current ovverosia Corrente Continua).
La maggior parte dei dispositivi e dei circuiti elettronici richiede per funzionare un'alimentazione in tensione continua, singola (come ad esempio i microcontrollori) o duale (vedi amplificatori operazionali). Le tensioni richieste sono normalmente comprese tra qualche volt e qualche decina di volt, con valori di corrente che possono andare da qualche decina di milliampere a qualche ampere. Per questo scopo sono impiegati alimentatori e batterie. Queste ultime però sono riservate essenzialmente ad apparecchi portatili a causa della loro durata limitata. Più frequentemente, sono utilizzati gli alimentatori (power supply) in grado di convertire la TENSIONE ALTERNATA DI RETE IN tensione continua.
ATTENZIONE: non tutti gli elettro domestici hanno al loro interno un trasformatore (vedi più avanti sezione Gli alimentatori a caduta capacitiva).
Negli alimentatori un primo elemento, il TRASFORMATORE DI RETE, provvede ad abbassare la tensione di rete (230v) ad una tensione che sia il più vicino possibile a quella di esrcizio (ad es. se per alimentare un apparecchio ci servono 15v, il trasformatore provvede ad abbassare la tensione dai 230v ai 18-20v sempre in AC).
Fatto questo, un circuito raddrizzatore (possono essere 1, 2 o 4 diodi a seconda degli usi), provvede a raddrizzare in prima istanza la tensione. Ovviamente questa tensione non è ancora utilizzabile perché (sempre riferendoci ai dati di cui sopra) varierebbe da 0 (zero) a 18-22v e da 22-18v a 0 (zero), ovvero ha un andamento IMPULSIVO. Per questo motivo sono inseriti i condensatori di livellamento (a inizio e termine circuito) che provvedono a modificare la tensione in modo da ottenere una ulteriore eliminazione del residuo di alternata conosciuto con il nome di "ripple"
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quindi, la funzione pratica dei condensatori è di fornire energia quando questa tende a zero (comportamento tipico dell'alternata) rendendo la corrente alternata simile a quella continua per poterla usare nei nostri circuiti (una volta caricato il primo condensatore che livella la tensione in una prima fase, un ulteriore condensatore o serie di condensatori ne riduce ulteriormente il RIPPLE).
Il risultato finale è molto simile a questo:
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vista schematica d'insieme
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vista del circuito montato
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A questo punto è fondamentale sottolineare in parole povere e bene i concetti e le differenze tra alimentatori:
- NON STABILIZZATI
- STABILIZZATI
La stabilizzazione è un concetto FONDAMENTALE degli alimentatori e dell’elettronica in generale in quanto interessa ciò che è la RETROAZIONE.
In parole MOLTO, MA MOLTO, MA MOLTO povere: pensate di essere in una stanza dove ci DEVONO essere sempre 20 gradi. Avete un termometro che segna 20 gradi.
Quando viene FREDDO e la temperatura scende leggete che il termometro arriva a 19 gradi.... Andate quindi in CALDAIA e AUMENTATE la temperatura.
A causa del vostro aumento dopo poco la TEMPERATURA TORNA di NUOVO a 20°..... ma purtroppo, tornati al vostro termometro vedete che la temperatura ora PASSA i 20° e arriva a 21!..A questo punto tornate in caldaia e la ABBASSATE…e così via all’infinito.
Cioè in pratica non avrete MAI 20°, ma un valore che INSEGUE sempre i 20°.
In questo semplicissimo esempio non fate altro, in pratica che leggere il termometro..che è la vostra USCITA e REGOLARE l’ingresso.
Questo “andare alla caldaia” cioè dall’uscita all’ingresso si chiama RETROAZIONE…(cioè AZIONARE ciò che sta “dietro”)..che è quello che fanno tutti i regolatori STABILIZZATI…e lo fanno talmente bene che leggi sempre 12V o 5 volt ecc..in realtà INSEGUONO sempre un valore di 5V ecc..spero di essere stato chiaro..
Essendo i circuiti presentati qui sprovvisti di sezione stabilizzatrice, gli alimentatori qui presenti sono da intendersi NON STABILIZZATI anche se, la variazione verificata sui carichi connessi dovesse essere irrisoria (circa 250mV su 15-18V dell'alimentatore). Difatti una simile variazione su di un alimentatore STABILIZZATO risulterebbe inaccettabile per definizione.
Per ulteriori chiarimenti e puntualizzazioni vi rimando agli articoli/forum già presenti sul sito stesso nonchè, ai libri specializzati di elettronica (quello di sopra è solo un concetto teorico molto riduttivo e semplicistico per comprenderne meglio il ragionamento).
Il materiale necessario al 1° posto: trovare i Regolatori
Tranne alcuni tipi di circuiti (più in basso ne presenterò qualcuno), per creare un alimentatore nella maggioranza dei casi si utilizza un componente fondamentale: il regolatore di tensione.
Il nostro regolatore (vedasi sezione "gravi o lievi mancanze" di quest'articolo), altro non è che un dispositivo che ci consente di modificare tensione e/o corrente a seconda delle nostre necessità e, a seconda di precisi schemi tratti il più delle volte dai datasheet:
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Quindi “regolatore”, come dice il nome, REGOLA, cioè mantiene stabile la tensione al VARIARE delle condizioni esterne (cioè della tensione in ingresso e corrente in uscita). Il valore di RIFERIMENTO lo decidiamo noi, usando componenti a riferimento FISSO (tipo il 7805 è 5V) oppure modificabile di volta in volta da noi (LM317). Il regolatore si comporta cioè, per tornare all’esempio di prima, come UN TERMOSTATO che scalda o raffredda la casa IN FUNZIONE della temperatura esterna. Se compro un 7812 è come se comprassi, per paragone un termostato BLOCCATO alla temperatura di 12°, se lo compro “variabile” come in effetti è. ..è più simile ad un LM317…(questo è sempre un modo semplicistico di definire la cosa).
Sul terminale indicato E (entrata o in inglese IN) è applicata la tensione da stabilizzare, dal terminale U (uscita o in inglese OUT) è prelevata la tensione stabilizzata, mentre il terzo terminale indicato M (in inglese ADJ) va collegato a massa.
Quello che vedete in seguito sono schemi di massima, rappresentativi per circuiti dotati di regolatori di tensione fissa, della serie LM78xx che per l'appunto forniscono una tensione positiva (ne esistono anche di quelli negativi LM79xx) stabilizzata con i volts delle due ultime cifre (quel xx sta per 05, 06, 09, 12, 15, 18, 24 etc e corrisponde alla tensione fornita), come massimo forniscono 1A e che, opportunamente modificati, possono fornire tensioni diverse a seconda:
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fisso
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a tensione variabile
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Esistono anche schemi di massima per i regolatori di tensione serie LM317 che forniscono fino a 1,5A con relativa schematica ai componenti:
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| Schema classico |
Lo stesso Schema con indicazione dei componenti |
Da qui in poi, si possono fare alcune modifiche che, permettono di proteggere l'apparato dagli errori comuni (specie quelli di un novizio), o che rappresentano semplici scelte personali (o di mercato negli alimentatori acquistati).
Per quanto concerne la parte "Sicurezza dell'Apparato"
Attenzione: questa è una raccolta circuitale utilissima, ma che non riguarda strettamente l’alimentatore, quindi potete anche omettere questa parte se volete ad esempio ottenere 5V da un alimentatore già valido da 12V 4A....
Una volta trovati i regolatori, essendo il fulcro degli alimentatori, bisogna pensare a proteggerli.
La prima scelta da fare è quella di innestare tra il piedino di uscita del regolatore e quello d'ingresso (terminale positivo verso l'ingresso) un diodo che impedisca un pericoloso ritorno di tensione immagazzinata dai condensatori che si scaricherebbero in senso inverso all'interno dell'integrato danneggiandolo (Protezione del regolatore) nel momento in cui il carico venisse meno;
La seconda, dopo aver inserito un condensatore elettrolitico da 10uF con tensione di lavoro 50-63v, utilizzato per rendere perfettamente stabile la tensione sul terminale di Regolazione, viene inserito un altro diodo tra i terminali M e U, positivo verso U, per scaricare istantaneamente il condensatore di cui sopra (protezione da corto circuito accidentale):
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Un’ulteriore modifica è renderlo self switching....
Praticamente inserendo un relè in un certo modo, questo può staccare la rete dall'alimentatore nel momento in cui il carico assorbe troppo:
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Onore al merito: è di un
GRIXiano
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schema specifico della protezione
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oppure spegnere l'alimentatore dopo un periodo di inattività automaticamente:
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L'accensione avviene tramite pulsante NA
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Spegnimento automatico in assenza di carico
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ancora riferito alla sicurezza, è possibile anche far si che l'alimentatore stesso ci segnali visivamente il malfunzionamento (di seguito un esempio tratto da un famoso schema di N.E.)
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La segnalazione del corto o del sovraccarico avviene tramite un LED
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Le due resistenze indicate (R5 e R6) funzionano in questo modo: collegate tra il carico e la massa, essendo due resistenze da 1,2 Ohm messe in parallelo il loro valore è 0,6 Ohm e ai loro capi c'è una tensione proporzionale all'assorbimento del carico V = R x I).
Quando l'assorbimento è 1A, ai loro capi c'è una tensione di 1 x 0,6 = 0,6v, quando però l'assorbimento aumenta la tensione ai loro capi aumenta sempre secondo la legge di ohm V = R x I, e quando la tensione supera i 0,7v che è la tensione della giunzione base-emettitore il bc547 entra in conduzione accendono il led.
Se per ipotesi mettessimo in corto i due fili d’uscita o volessimo prelevare dall’alimentatore delle correnti maggiori di 1 amper, ai capi delle due resistenze R5 - R6 ritroveremmo una tensione positiva che farebbe scendere bruscamente la tensione di riferimento sul piedino R e di conseguenza quella sul terminale d’uscita U. La tensione presente ai capi delle due resistenze R5 - R6 raggiunge, tramite la resistenza R2, anche il terminale Base del transistor TR1 che, portandosi in conduzione, fa accendere il diodo led DL1 collegato in serie al terminale Collettore. Quindi, quando si accende il diodo DL1 significa che c’è un cortocircuito sull’apparecchiatura che alimentiamo oppure che questa assorbe una corrente maggiore di 1 amper.
Per quanto concerne la parte "tensione regolabile"
Si modifica il piedino chiamato Adj (o M) in modo che la tensione anziché essere fissa, possa variare secondo alcune caratteristiche:
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7805 fisso
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7808 variabile:
con partitore fisso
e regolabile
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7805 variabile:
con partitore fisso
e regolabile
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7808 e 7908 fissi
con diodo
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7805 e 7905 fissi
con diodo LED
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come dimostrano questi schemi, anche se il regolatore di tensione è predisposto per dare in uscita una tensione di regolazione fissa (a es. 7805 = 5v), è possibile fare in modo che questa sia diversa secondo gli accorgimenti (modifiche) attuate su quel piedino (mi manca la foto con diodo zener: lavorate di fantasia, senza dimenticarvi la resistenza in serie allo zener).
Prendendo a riferimento un regolatore a tensione fissa tipo LM78xx o LM79xx, è possibile notare come da volt fissi, sia possibile ottenere anche tensioni diverse o comunque superiori a quella nominale, semplicemente applicando un partitore di tensione con due resistenze, sostituendo una delle due con un trimmer, oppure inserendo un diodo tra il terminale M e la massa, anche un diodo o LED o degli Zener, in questo caso la tensione nominale sarà pari alla somma del regolatore più quella del diodo (nel caso ci servano tensioni particolari non facilmente ottenibili in altro modo), oppure interponendo un semplice potenziometro sarà possibile ottenere una variazione della stessa secondo dei limiti prestabiliti.
Per facilitarvi i calcoli, è possibile scaricare ed utilizzare un applicativo pensato per questo: il RadioUtilitario.
Ok, la sezione corrente ???
Sul piedino denominato Out (U), s'inserisce il controllo in corrente (corrente variabile anziché fissa), esso è ottenuto inserendo una resistenza che si collega al piedino ADJ (M):
volendo è possibile innestare un ulteriore controllo in tensione (o corrente) con un altro potenziometro, che è definito "fine", ad esempio se abbiamo bisogno di 1,8v, anziché 1,5, esso ci consente di fornire/togliere in uscita la tensione/corrente fino ad arrivare a quella che ci necessita.
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un piccolo esempio
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un caricabatterie
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un altro esempio
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Al posto delle resistenze di valore fisso che sono selezionate tramite un selettore a posizioni fisse, possiamo sostituire queste con un potenziometro ma ve lo sconsiglio: è molto facile per uno che inizia far ruotare inavvertitamente un potenziometro, fornendo più corrente di quella richiesta.
Comunque alla fine, che sia selettore o potenziometro è solo una questione di gusti o convenienza personale.
A queste modifiche, è possibile aggiungere strumenti di controllo della tensione (voltmetro) e della corrente (amperometro) erogati, ma per gli strumenti di controllo fate una piccola ricerca su GRIX, ve ne sono di bellissimi.....
mentre per come collegarli vi può essere d'aiuto l'esempio seguente:
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Alcune note sugli LM78xx
Ottimo stabilizzatore di tensione, in contenitore TO.220:
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Una volta, per costruire un alimentatore stabilizzato, cioè in grado di fornire in uscita una tensione ben stabile, indipendentemente dalla corrente assorbita, era necessario mettere insieme diversi componenti, realizzando uno schema più o meno complesso; adesso, con un apposito circuito integrato che ha solo 3 piedini da collegare, chiunque può costruirsi con estrema facilità un ottimo alimentatore di elevate caratteristiche.
L'integrato appartenente alla famiglia dei regolatori di tensione, della serie L78xx. Ha solo 3 piedini di collegamento, ovvero un ingresso, un'uscita e il collegamento di massa. Questi circuiti integrati sono in grado di regolare perfettamente la tensione.
I circuiti integrati della serie LM78xx e LM79xx sono in grado di erogare una corrente di 1 ampere e, per sfruttare in pieno le loro caratteristiche occorre che anche il trasformatore usato nell'alimentatore possa dare tale corrente senza surriscaldarsi. Dobbiamo dotarli inoltre di apposita aletta di raffreddamento. Vi consiglio, se la vostra intenzione è comunque quella di costruire alimentatori o tensioni stabilizzate che superino i 100mA, di usare i regolatori in contenitori tipo TO.220 e fornirli di apposita aletta di raffreddamento.
La formula per il calcolo della potenza dissipata (indicata anche più in basso) è:
(VOut -VIn) x I dove
VOut = è la tensione in uscita (ad es. 12V)
VIn = è la tensione in entrata (ad es. 15V)
I = è la corrente assorbita (ad es. 1A).....
dai dati indicati sarà facile desumere che "bruceremo" circa 3W.
Un piccolo riepilogo dei vari tipi di integrati serie 78xx e 79xx ed un po’ di caratteristiche potete prelevarle
qui.
Attenzione:
1. quasi tutto il testo scritto in rosso e sottolineato è un collegamento a un file o a un sito web;
2. qualora non fosse indicata esplicitamente la fonte, le formule inserite s'intendono tratte dalle famose guide di N.E. (le ho scelte perchè semplificate)
Alcune note sul regolatore LM317
Uno dei più versatili stabilizzatori di tensione e di corrente, in contenitore TO.220:
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Max volt Imput/Output voltage
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40 volt
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Dropoutput volt
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3 volt
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Minima tensione d'uscita
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1,25 volt
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Max corrente uscita
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1,5 Amper
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Max potenza dissipabile
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15 Watt
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Ripple in uscita
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-80 dB
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Attenzione perchè Max volt Imput/output voltage (40 volt) non è la massima tensione applicabile in ingresso bensì, è la massima tensione prelevabile in uscita rispetto alla tensione in entrata. Questo integrato accetta sull'ingresso anche tensioni di 60 - 80 - 100 Volt, purché la differenza tra la tensione, applicata sull'ingresso e quella prelevata sull'uscita non risulti maggiore di 40 Volt.
DropOut
Sia con questo integrato che con quello precedente, notiamo subito un termine: Dropout. Esso rappresenta la caduta di tensione sull'integrato ed è di circa 3 volt (varia da integrato ad integrato, consultate il relativo Datasheet): cioè fornendo in entrata 15v ne potremo prelevare in uscita al massimo 12v.
Come aumentare gli Amper in uscita dei regolatori ???
Tutti gli integrati stabilizzatori sia negativi sia positivi riescono ad erogare una corrente massima. Volendo ottenere in uscita una corrente maggiore, ad esempio 2 o 5 amper, è necessario collegare a questi integrati un transistor di potenza in grado di erogare la corrente in più richiesta. Per ottenere questo, si collega il transistor di potenza secondo uno specifico schema, facendo si che una resistenza posta in entrata dal regolatore limiti la potenza erogata dal regolatore stesso e "attivi" in automatico il transistor di potenza, facendogli erogare la corrente in più richiesta.. la foto è d'obbligo:
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Per calcolare il valore della resistenza da inserire la soluzione più semplice è quella di fare queste operazioni....
1° Calcolare la corrente che deve scorrere nella Base del transistor (lo indichiamo Ib):
Ib = amper massimi : Hfe
2° Calcolare la corrente che deve scorrere nella resistenza R che indichiamo IR:
IR = 0,2 – Ib (0,2 rappresenta la massima corrente che vogliamo prelevare dall’integrato stabilizzatore)
3° poi calcoliamo il valore ohmico della R con questa semplice formula:
R in ohm = 0,7 : IR (0,7 è il valore della tensione minima da applicare sulla Base del transistor per poterlo portare in conduzione)
4° Calcolare il valore in watt della resistenza da apporre con questa semplice formula:
watt = (amper x amper) x ohm
Esempio pratico.... realizziamo un generatore di corrente costante che eroghi una corrente di 2,2 amper, utilizzando un transistor di potenza PNP che sappiamo avere una Hfe = 35.
All’integrato (positivo, in caso l'integrato fosse stato negativo, avremmo utilizzato un transistor NPN), faremo erogare una corrente massima di soli 0,2 amper per non sovraccaricarlo e la differenza di 2 amper la faremo erogare al transistor di potenza.
Quindi calcoleremo la corrente di Base del transistor TR:
2,2 amper totali : Hfe 35 = 0,0628 corrente Ib
Conoscendo la Ib di 0,0628 e volendo far erogare all’integrato solo 0,2 amper, potremo calcolare la corrente che deve scorrere nella resistenza R:
0,2 – 0,0628 = 0,1372 valore corrente IR
Conoscendo il valore che deve scorrere nella resistenza R potremo calcolare il suo valore ohmico:
0,7 : 0,1372 = 5,10 ohm
valore che è possibile ottenere collegando in parallelo due resistenze da 10 ohm
Gli amper sono quelli che scorrono nella resistenza R e non quelli prelevati dall’uscita del transistor TR, quindi ci serve una resistenza da:
(0,0628 x 0,0628) x 5 = 0,0197192 watt
Pertanto potremo usare resistenze da 1/4 di watt.
Ricordatevi inoltre che, il corpo dell’integrato stabilizzatore e quello del transistor di potenza devono essere sempre fissati sopra un’aletta di raffreddamento per dissipare velocemente il calore generato (vedi paragrafo dissipatori di calore).
Arrivati a questo punto, vi suggerirei di fare anche un’ulteriore modifica, che proteggerebbe il transistor di potenza dai corto circuiti ma.... non avendo inserito questa modifica nemmeno nella parte "Sicurezza dell'Apparato", vi invito ad approfondire l'argomento cercandolo qui su GRIX, o in giro (libri e riviste etc...: è solo un invito ad imparare e sperimentare come sto facendo io).
Gli integrati LM2575 e LM2576: è fu Ssss... Sw... Sw...... Switching.....
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Semplicissimo no ???
Sono due integrati di tipo switching nativi, nel senso che utilizzando questi e pochi componenti di contorno, si ottengono degli ottimi alimentatori sia fissi che regolabili che risultano essere molto affidabili e performanti. Praticamente tutto (o quasi) quello che ci serve per un buon switching è già al loro interno.
La differenza sostanziale tra i due è che un LM2575 eroga fino a 1A, mentre il 2576 è in grado di fornire fino a 3A.
Per la realizzazione degli alimentatori, lo schema è stato tratto direttamente dal Datasheet.
Essendo di tipo Switching, unico problema è il reperire l'induttanza usata nello schema che sia in grado di sopportare la corrente che i due sono in grado di fornire (clicca qui per il diodo o per il suo Datasheet in modo da trovarne di compatibili).
Consiglio comunque di aggiungere allo schema i condensatori anti oscillazione (vedi prossima sezione).
L'induttanza io l'ho ricavata da un vecchio alimentatore AT, e per sapere se fosse in grado di sopportare la corrente richiesta, ho eseguito il TEST DELL'IGNORANTE:
ho posto l'alimentatore sotto carico (meno di 5 sventolone per PC da 12cm ciascuna, circa 240mA a testa) e, con due tester (uno con funzione induttanzimetro e l'altro con funzione amperometro) ho verificato che, con assorbimento (max di 1A per il 2575 in mio possesso), il valore dell'induttanza (150 mH richiesti) non subisse variazioni (nel caso calasse il valore in mH significa che l'induttanza ha raggiunto la saturazione e quindi non è idonea allo scopo); poi (ho voluto strafare) ne ho trovato un'altra da 20uH per realizzare il filtro L-C (indicato sempre nello stesso schema) che evita i disturbi tipici degli switching, ed ho ripetuto il test anche per quest'altra induttanza.
Alcune Formule per la progettazione degli Alimentatori
Qui di seguito alcune formule per il dimensionamento dei componenti di un alimentatore (qualora non fossero già state inserite nella sezione pertinente), se manca qualcosa ditemelo..:
a) il trasformatore: indipendentemente da quanto scritto sui libri, io cerco di scegliere un trasformatore che abbia le caratteristiche che mi servono, moltiplicato 1,5, cioè se voglio sviluppare un alimentatore da 1A, ne cerco almeno uno che sia capace di fornirmene 1,5A;
b) scegliere il condensatore di livellamento, ponte diodi e condensatore d'uscita: qui uso le formule classiche...
- Raddrizzatori a una semionda: microfarad = 40.000 : (volt : amper)
- Raddrizzatori a doppia semionda: microfarad = 20.000 : (volt : amper)
Quindi ad esempio se ho un circuito che assorbe 100mA con una tensione di 9v ed uso un raddrizzatore ad una semionda avrò:
40.000 : (9 : 0,1) = 444 uF sceglierò quindi il valore più vicino e/o disponibile 470uF oppure ne metterò uno da 1000uF
(i valori determinati con le formule per questi componenti sono valori minimi di funzionamento, quindi se mettete un valore un po’ più alto disponibile in commercio non fa male)
Il condensatore elettrolitico si carica con il valore dei volt di picco raggiunto dalla semionda positiva, quindi la tensione continua disponibile ai capi del condensatore sarà maggiore di 1,41 volte rispetto ai volt efficaci. A questo bisogna dire che ogni diodo raddrizzatore introduce una caduta di tensione di 0,7 volt circa, quindi il valore della tensione sul condensatore elettrolitico sarà leggermente inferiore. Quindi per fare un ulteriore esempio, se raddrizzassimo i 30 volt di un trasformatore otterremmo:
(30 - 0,7) x 1,41 = 41,32 volt (ponte di un solo diodo)
(30 - 1,4) x 1,41 = 40,33 volt (ponte di due diodi)
(30 - 2,8) x 1,41 = 38,36 volt (ponte di quattro diodi)
Quindi, per stare sicuro sceglieremo un ponte di almeno 100v da almeno 2A, ed un condensatore elettrolitico di almeno 50VL (volt lavoro), meglio se 63VL.
Per il condensatore d'uscita invece, dovremo collegare un condensatore elettrolitico con una capacità minore di circa 10 volte rispetto a quello d’ingresso, quindi se ne abbiamo usato uno da 2200uF ne potremo usare 220 microfarad.
c) i condensatori anti oscillazione:
Sull’ingresso e sull’uscita è consigliabile applicare un condensatore poliestere da 100.000 picofarad (indicati anche come 100nF o 0,1uF), collegando l’opposta estremità il più vicino possibile al terminale M. La funzione è di impedire che il regolatore cominci ad auto oscillare....
Un immagine di quanto detto fin'ora su questi componenti vale più di mille parole:
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e) la resistenza sui led:
che c'è di più bello della segnalazione tramite led che l'alimentatore è in funzione/corto etc...???? bene,
la resistenza apposta sui led si calcola con la formula:
(VCC-Vled)/A
ove, VCC corrisponde alla tensione di alimentazione, Vled corrisponde alla tensione da applicare al led, e A corrisponde alla corrente fornita al led ad esempio, supponendo di avere 12v come VCC, la tensione applicata sul led è di 2v e la corrente di 20mA si avrà:
(12-2)/0,020 = 500 Ohm (a questo valore ovviamente sostituiremo la resistenza di valore commerciale).
Questi led se posti dopo il regolatore di tensione, aumenteranno o diminuiranno di intensità la luce emessa al variare della tensione fornita.
Gli schemi proposti
Gli schemi riportati di seguito sono quelli che, avendo testato personalmente, mi sento di proporre; insomma, se non volete perdere altro tempo, potete costruire il vostro alimentatore da laboratorio. Per quanto concerne i PCB, la maggior parte li ho realizzati su millefori, quindi inserisco solo i PCB disponibili.
Schemi proposti
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n° 1
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n° 2
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n° 3
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n° 4
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n° 5
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n° 6
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Gli schemi proposti, sono inseriti così come pubblicati sui siti di origine/datasheet e, tenendo presente quanto finora detto, alcuni sono da completare con diodi di protezione e/o condensatori anti oscillazione.
Motivazioni
Schema n° 1
Basato sul classico LM317, sicuramente uno tra i migliori testati. La particolarità è che oltre ad essere uno schema standard e testato, è dotato già della modifica per l'incremento in uscita anche oltre i 5A. Costo dei tre componenti aggiuntivi circa 3 eur. Forse fin troppo potente per essere uno dei primi schemi realizzati. Va completato con la protezione del relè proposta in precedenza (troverete tutto sul sito dell'autore), la quale spegne l'intero alimentatore in caso di corto o sovraccarico accidentale insomma: ALIMENTATORE A PROVA DI NEOFITA.
E' inoltre presente sullo stesso sito, uno schema con LM7805 in versione variabile e con ben 2A.
Schema n° 2
La caratteristica importante è che si spegne in assenza di carico quando questo non è più collegato ai terminali d’uscita. Questo risultato è ottenuto con l'aiuto di transistor T1 e T2, diodi D1 e D2, e del condensatore C2. Quando il carico è collegato in uscita, la caduta di potenziale attraverso diodi D1 e D2 (circa 1.3V) è sufficiente per far condurre i transistor T1 e T2. Come risultato, il relè è attivo e rimane in tale stato fino a quando il carico rimane connesso. Allo stesso tempo, il condensatore C2 è caricato intorno agli 8 volt attraverso T2. Ma quando il carico viene scollegato, il transistor T2 è tagliato fuori ma, il condensatore C2 è ancora carico e comincia a scaricarsi attraverso la base del transistor T1. Dopo un po’ di tempo (che è sostanzialmente determinato dal valore di C2), il relè RL1 si disattiva e spegne la corrente principale al primario del trasformatore X1. Per riaccendere l’alimentatore, l'interruttore S1 deve essere premuto per qualche istante. Più alto è il valore del condensatore C2, maggiore sarà il ritardo con cui l'alimentatore si spegnerà in assenza di carico. Questo circuito è molto consigliato per chi come me, comincia a lavorare e poi deve interrompere a causa di un impegno improvviso. Lo potete scaricare più in basso già con le ulteriori protezioni inserite.
Un'altra particolarità del circuito è che il regolatore è un LM7805 e che in questo circuito è usato come regolatore di tensione variabile. Questo si ottiene collegando un potenziometro tra il morsetto comune del regolatore e la massa (vedi sezione precedente).
Diciamo che per ogni incremento di 100 ohm del valore del potenziometro VR1, la tensione aumenta di circa 1 volt. In questo modo l'uscita varia da 3,7 V a 8,7V (tenendo conto anche della caduta di 1,3 volt attraverso i diodi D1 e D2), se vi serve una tensione di 3v-8v potete provare (non l'ho testata) a mettere un ulteriore diodo sul positivo d'uscita, fatelo dopo la giunzione R4-D1, posto prima potrebbe inficiare il funzionamento dell'apparato.
Nello schema sono inseriti due transistor BC157 e BC147, scaricatevi
QUI per i dati tecnici i due bignamini sui transistor ma, se non ricordo male, li ho sostituiti con dei normalissimi BC557 e BC547.
Schema n° 3
Due nuovi regolatori da 1 e da 3A (LM2575 e LM2576), trovarli di recupero è difficilissimo, pochi i componenti richiesti ma ci vogliono quelli giusti. Quindi alla difficoltà di trovare il regolatore va aggiunta la difficoltà nel reperire le induttanze ed il diodo.
La peculiarità e che sono alimentatori di tipo switching, hanno un rendimento che si attesta sull'80% e rappresentano un ottima alternativa agli alimentatori di marca. Ottimi anche dal punto di vista realizzativo: i pochi componenti rendono il montaggio piacevole, con poco ingombro ed è altrettanto facile è la comprensione del loro funzionamento. Senza dubbio gli alimentatori del futuro potrebbero essere fatti tutti in questo modo. Con il trasformatore giusto può fornire da 1,2 a 55v 1A (versione LM2575). Unica accortezza è di racchiudere il circuito in una scatola metallica con messa a terra, in modo da prevenire le radiazioni EMI in modo da non violare le norme FCC .
Schema n° 4
Non uno, ben due LM317, per gestire meglio corrente e tensione, addirittura un "fine" per il controllo in corrente. Il primo regolatore viene usato come generatore di corrente, che attraverso un selettore a 6 posizioni seleziona il range di corrente, modificabile da un minimo ad un massimo tramite R4 (fine). Da qui in poi il secondo regolatore stabilizza la tensione che si potrà regolare tramite R9 da un minimo di 1,2 ad un massimo di 15v. Sostituendo le resistenze da R1 ad R7 è possibile ottenere valori diversi di corrente, mentre sostituendo il potenziometro R9 con uno da 5K si potrà variare l'uscita fino a 27v. La corrente massima erogabile è di 1,5 Ampere con range minimi e massimi selezionabili.
Schema n° 5
Un piccolissimo circuito, ma con grandi pregi: regolabile sia in tensione che in corrente e protetto da corto circuiti. Fornisce da 5 a 37v con corrente da 10 a 500mA, semplice ed economico da realizzare. Si adatta quindi ad essere usato sia come alimentatore per piccoli circuiti che come carica batterie. Ci consente di regolare in modo "fine" la tensione d'uscita attraverso R1-R6, inoltre la presenza di T1 (un semplice BC547) che si comporta come una "resistenza dinamica" che limita la corrente sul piedino M (o ADJ) chiudendolo letteralmente a massa quando si verifica un eccessivo assorbimento di corrente. Questo avviene perché il partitore classico formato da due resistenze (o una resistenza e potenziometro) in questo caso è stato sostituito da un potenziometro e da un transistor che si comporta come un interruttore allo stato solido, provvedendo a forzare ogni volta il potenziale di riferimento che serve al terminale M in base alla regolazione del trimmer R6. La base del transistor, collegata in quel modo consente di abbassare al minimo possibile (meno di 1,5v) la differenza di potenziale in caso di corto circuito.
Schema n° 6
Ancora un LM7805 alla ribalta (doppio stavolta, uno regolato in modalità fissa su 5v ed un altro in modalità variabile).
Possibilità di scelta tra selezione automatica o manuale della tensione di lavoro.
Scegliendo inoltre un potenziometro da 1K anziché uno da 470 Ohm e, avendo una tensione in entrata di 15v, vi ritroverete con tensioni di uscita massima raggiungibili diverse nella sezione regolabile da potenziometro, quella con resistenze fisse rimarrà invariata ;;))))))
Tenete presente che lo schema da cui sono partito è QUI, e che la formula esatta usata per il calcolo delle resistenze per la sezione variabile è questa:
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da cui,
Vout = è la tensione in uscita desiderata
Vfixed = la tensione del regolatore (7805 = 5v, 7806 = 6v etc....)
R2 = la nostra incognita da calcolarci per ottenere la tensione voluta
R1 = in questo caso è la 1a resistenza del partitore di tensione (470 Ohm nel nostro caso)
Istandby = la corrente di standby del 7805 pari a 5 mA ovvero 0,005 A (questo valore è il valore minimo indicato nel datasheet ed è indicato con IQ ).
Tenendovi sotto di un 5-10% dei valori ottenuti dalla formula, sarete in grado tramite un semplice trimmer da 100 Ohm o anche da 220 Ohm di ottenere una regolazione "fine" (sarà diversa a seconda del trimmer scelto) per raggiungere anche valori intermedi o tensioni non standard (ad es. partendo da 9v potrete ottenere 8,5v oppure 10v e così via), ovviamente più sono bassi i valori della resistenza meno toglierete (ad es. per 60 Ohm toglierete il 5% mentre per 800 Ohm toglierete il 10%).
Questo trimmer potete inserirlo direttamente sotto la resistenza R1 prima del selettore S1.
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Schemi proposti ma non testati
Nella tabella qui sotto, vi propongo ora degli schemi che a me sembrano validi ma che tuttavia, non ho avuto modo di testare per mancanza di tempo/componenti : sta ora a voi sperimentare così come ho fatto io, ed imparare a camminare da soli.
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n° 1
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n° 2
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Schema n° 1
Contravvenendo a quanto abbiamo visto finora, nel primo schema proposto non vi è nessun regolatore. Come è possibile notare, quello dei regolatori è solo un modo semplice di avere "la pappa pronta", ma non è l'unico. Lo schema proposto ha ottime referenze (1,5v 15v, con 500mA), ma ha anche una protezione contro i sovraccarichi con un buzzer (dovete solo trovare il buzzer giusto ;)))))))
La tensione di riferimento é data dallo zener inserito nel circuito e, qualora non vi trovaste lo Zener giusto, vi consiglio di dare un'occhiata più sotto (sezione ZENER's).
Schema n°2
Uno schema di tutto pregio, ove è possibile sceglierlo da 1,5 o ben 5A a seconda del regolatore usato (un nuovo regolatore non menzionato fin'ora: LM338k che supporta fino a 7A di picco, 5A utili), da completare con qualche protezione. La sua particolarità risiede nel fatto che è il carico che regola l'assorbimento, anche se è possibile limitare la corrente erogata. Qui scaricate il file completo.
Attenzione, personalmente a me non piace che sia il carico a gestire il tutto, tuttavia questo schema sembrerebbe portato per fare un bel caricabatterie, apportando le dovute modifiche.
Confido in voi per poter inserire questi schemi in quelli validi e testati.
Avrei potuto inserirne molti altri (la rete ne è strapiena), ma ho voluto lasciare a voi l'onere e l'onore di scoprirli, comprenderli, migliorarli, pubblicarli e spiegarli.
Capitolo a parte: Gli alimentatori AT-ATX
Non potevo parlare degli alimentatori senza dedicare loro almeno una sezione....
Di sicuro data la facilità con cui si trovano anche usati e, data la facilità di modifica, essi rappresentano la cosa più vicina a un alimentatore da laboratorio che ogni buon GRIXiano neofita dovrebbe avere a portata di mano.
Alle brutte sono una vera miniera d'oro di componenti da riutilizzare (mosfet, regolatori di tensione, induttanze, diodi di potenza etc.).
Gli alimentatori AT-ATX sono alimentatori di tipo Switching nativo, in grado di commutare il loro stato e di fornire man mano solo la potenza richiesta evitando sprechi, altamente performanti (80% circa di rendimento) e già protetti in svariati modi da corto circuiti, sovraccarichi etc.
Essi sono ottimizzati per l'alimentazione dei nostri PC e sono in grado di fornire ben 4 tipi di alimentazione diversa: +3,3v, +5v, +12v, -12v.
Ma da essi possiamo ottenere anche tensioni come +7,+10 e +17v.
L'amperaggio fornito dipende dalle case costruttrici che adattano i loro schemi secondo le destinazioni: Server, Desktop, Thin Client e, Micro PC o Carputer.
Ottenere un ottimo alimentatore da laboratorio da questi Switching non è difficile ma deve tenere conto di alcune cose:
- In primis il collegamento del cavo verde (PS-On) con uno nero (massa), altrimenti l'alimentatore non si accende perché capisce di non essere collegato alla scheda madre;
- poi, va messa una resistenza sul controllo (solitamente da 10 Ohm almeno 10 Watt) dei 5v (hanno un sistema di controllo interno per cui se non vi è un minimo carico sulla tensione di controllo, i 5v, le altre tensioni si siedono, cioè non sono in grado di erogare le potenze richieste a causa delle varie protezioni).
uno schema di massima è questo:
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schema connessioni
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foto delle tensioni
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Altrimenti se vi sentite all'altezza potete fare queste modifiche indicate dal GRIXiano Fireman_74 attualmente la migliore modifica disponibile on-line secondo il mio punto di vista.
Un’altra buona modifica che potete comunque inserire per questo tipo di alimentatori è questa:
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All'interno dell'alimentatore ATX è presente anche un normale stabilizzatore di tensione +5V usato per alimentare la scheda madre in stand-by. Utilizzando questa uscita (cavo viola connettore ATX) per alimentare un LED verde che si accende quando l'alimentatore ATX è alimentato dalla tensione di rete (interruttore posteriore su ON).
Inserendo un altro LED rosso come da circuito, esso si accende quando l'alimentatore va in protezione, controllando semplicemente con un BJT la mancanza della tensione dell'uscita +5 in presenza della tensione di stand-by.
Ovviamente per essere più chiari, meglio inserire l'ennesimo schema, cioè quello di un pettine ATX di un alimentatore PC con relativi colori dei cavi e spiegazioni:
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schema connessioni ATX 20 POLI
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pettine ATX 20 POLI
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schema connessioni ATX 24 POLI
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pettine ATX 24 POLI
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collegamento necessario al funzionamento dell'alimentatore
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Ovviamente anche l'occhio vuole la sua parte
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però
non fateli così i collegamenti
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così è carino |
così è bellissimo |
Ora alcune foto delle mie realizzazioni
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| il primo amore: 12v 4A |
ora ho due PSU:
+5v 1A
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il 7805 diventa variabile |
meglio un selettore fisso |
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adoro le scatole:
prima del trattamento
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adoro le scatole2:
dopo il trattamento
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l'alimentatore attuale: due LM7805 (uno variabile con +5~12v ed uno +5v entrambi 1A), alimentati dal primo amore |
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| alcune foto a realizzazione quasi completa |
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| lo switching fatto con LM2575 (purtroppo in trasferta, quindi manca foto, lavorate di fantasia) |
mini tester: Volt e Amper |
senza spendere: il materiale per lo switching |
Le foto:
La prima ... si lo so, non l'ho fatto io, ma avendogli dato una nuova vita (l'ho preso alla discarica).... è di sicuro il primo amore.... lo utilizzo tuttora in concorso con il 7805.... o con il 317
La seconda: ecco, adesso ha un fratello (il 7805).... e dispongo quindi di +12v 4A e +5v 1A....
terza, quarta: Il fratellino cresce: da 5 a 11v prima e, da 5 a 15v dopo ..... successivamente meglio il selettore fisso
quinta e sesta: adoro le scatoline (erano dei switch video), ovviamente prima e dopo il trattamento (nella foto del prima, la scatolina lavorata è quella più larga posta a SX), i tre fori a sinistra sono per i LED.... ma guardate nelle foto ove è visibile la lavorazione, guardate cosa ho smontato da dei vecchio PC..... sono due gruppi CAVETTI-PORTALED-LED ed addirittura uno ha un BUZZER (nel primo i LED sono più piccoli).
Si, lo so, non sono il massimo con le foto, ma possiedo solo il cellulare per farle.
Poi, seguono a ruota l'alimentatore che uso attualmente un doppio LM7805 uno in modalità fissa e l'altro variabile con possibilità di selezione fissa e tramite potenziometro, un po’ di materiale per altre lavorazioni....
Avrei voluto inserire anche le foto della realizzazione del LM2575 (quello switching), purtroppo è in prestito da circa tre settimane e non me lo hanno ancora restituito (quindi accontentatevi delle foto dei componenti visti prima del montaggio)....
Download schemi e/o PCB in formato Fidocad (scarica Fidocad e
FidocadJ)
Tenete presente che il più delle volte lavoro con basette millefori data la semplicità degli schemi, quindi non è detto che i PCB siano disponibili.
Si lo so, è una grossa pecca parlando di alimentatori, ma questo mi garantisce innanzitutto il riutilizzo di quasi il 100% dei componenti e poi, visto che faccio pratica, mi permette oramai di avere una padronanza nel maneggiare componenti, saldarli e dissaldarli.
Alcune precisazioni
Differenza tra Alimentatori Lineari e Switching
I principali limiti degli alimentatori lineari, risiedono nel basso rendimento energetico, che comporta in caso di elevate potenze, un consistente sviluppo di calore che deve essere smaltito per evitare danni irreparabili ai componenti oltre ovviamente, un eccessivo incremento in peso e dimensioni all'aumentare della potenza richiesta.
Questo è uno dei motivi per cui quando si parla di Alimentatori Lineari li si definiscono "fornetti" o "scaldarroste" proprio perché parte della potenza non viene sfruttata, ma perduta.
Gli alimentatori Switching, si definiscono così in quanto sono in grado di "commutare" continuamente il loro stato ed adattarsi di volta in volta all'assorbimento richiesto.
In pratica il principio di funzionamento si basa su dei trasformatori che per essere più efficienti, richiedono un nucleo ferromagnetico più piccolo e compatto, a parità di potenza, all'aumentare della frequenza operativa.
Essi sono definiti ad alto rendimento rispetto agli alimentatori Lineari, ma sono di difficile costruzione, perché le alte frequenze generate potrebbero creare problemi al carico e alla rete per cui implementano tutta una serie di filtri, oltre a protezioni da corto circuiti e da sovraccarichi.
Siamo comunque quasi al punto in cui gli Switching soppianteranno i Lineari.
Alimentatori ibridi: Lineari/Switching
E' senza ombra di dubbio attualmente la migliore soluzione: alto rendimento, poche perdite e pochi componenti.
Un circuito simile e a buon prezzo (circa 10 eur per LM2576, LM317 e LM358 se vi fate spedire la roba dal solito cinesino di fiducia) potete sicuramente trovarlo qui:
Alimentatore Regolabile "FREDDO"
Gli alimentatori a caduta capacitiva
Questo tipo di alimentatori non dispongono di trasformatore, ma abbassano la tensione di lavoro sfruttando la peculiarità dei condensatori di comportarsi in presenza di tensione alternata come delle grosse resistenze.
Purtroppo, la disponibilità di corrente (si parla di una decina di milliampere ogni 2000uF) è veramente esigua e, a meno di alimentare qualche led, o dispositivi dalle richieste veramente esigue, mal si adattano all'hobbysta che cerca di creare un alimentatore che sia capace di fornire tensione e corrente per qualsiasi situazione.
Ma se proprio volete saperne di più leggetevi:
DIMENSIONAMENTO DI ALIMENTATORI SENZA TRASFORMATORE
Uso e dimensionamento dei Dissipatori di calore
Sia per gli LM7805 che per gli altri regolatori (anche quelli switching), trattandosi di uso degli stessi per farne alimentatori, consiglio di usarli con i dissipatori di calore (quelli ricavati dagli alimentatori ATX si adattano molto bene), in quanto garantiscono un miglior smaltimento del calore prodotto dai regolatori durante l'uso.
Se volete invece crearveli o adattarveli, vi rimando all'ottimo articolo
DISSIPATORI DI CALORE.
Condensatori LOW ESR
Come sempre consigliato dai GRIXiani più esperti del sito, nella realizzazione degli alimentatori, se vi è una cosa sulla quale vale la pena "investire" sono i Condensatori.
Vanno cercati indubbiamente di tipo LOW ESR in quanto garantiscono......... (cliccate sul link e lo saprete)
LM78xx Switching
Durante la stesura dell'articolo, mi sono imbattuto in questi regolatori 7805 Switching, che a quanto sembra sono la naturale evoluzione dei 78xx lineari e che li soppianteranno ben presto.
Tensioni Negative e Alternate
Per quanto riguarda le tensioni alternate, finora non mi è capitata la possibilità di utilizzo, tuttavia il miglior modo per ottenerle rimane quella di prenderla direttamente dai trasformatori fatti ad OK (cioè prendo un trafo 9-0-9 e dispongo di 9 e 18v in alternata con la potenza effettiva del trasformatore stesso)
Per le tensioni negative, oltre ai regolatori negativi serie LM79xx (alter ego di quelli positivi serie LM78xx sopra esposti), è presente l'LM337 (alter ego del 317); tuttavia, spulciando sul datasheet del 7805 ho potuto estrapolare questa immagine (pag. 24 del datasheet):
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si evince chiaramente (anche se non ho trovato nessuno schema on-line) che, anche il regolatore positivo serie 78xx possa fornirci tensioni negative
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"Consigli per gli acquisti"
ovvero: ho deciso quello che voglio, dove trovo i componenti ???
IMPORTANTISSIMO
Usate componenti nuovi ???
Una cosa a questo punto deve esservi chiara, se utilizzate componenti nuovi, il costo di questi alimentatori proposti, ad esclusione di millefori e trasformatori, non dovrebbe superare la decina di euro.
Usate componenti vecchi o di recupero presi da Tv o altro ???
Ogni singolo componente andrebbe testato prima dell'utilizzo, vi risparmierete così una serie di mal di testa non indifferente...
poi se amate il rischio, provate il montaggio e, se siete sicuri di aver montato bene il circuito e questo non fa quello che dovrebbe fare, allora il mio consiglio è di buttare il tutto e ricominciare da capo.....
Il testing dei vari componenti non è lo scopo di quest'articolo tuttavia, vi basta usare la funzione cerca del sito per trovare schemi di test per tutti i componenti.
Un ultimo consiglio è quello di evitare come la peste zone dei PCB con evidenti segni di combustione di schede che volete usare per recuperare dei componenti.
Ovviamente smontateli con la
smonta componenti di GRIX come questa:
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Consigli su potenziometri o selettori con resistenze
Essendo i primi alimentatori che costruite, per evitare l'inserimento di voltmetri e amperometri o la rotazione accidentale del potenziometro con conseguente brillamento dei vostri circuiti, sarebbe l'ideale l'utilizzo di resistenze fisse con valori fissi di Volt ed Amper, selezionabili tramite selettore rotativo, almeno quelli più usati; poi se volete, tramite uno switch, potete commutare sul variabile (con relativo potenziometro).
Consigli su come reperire i regolatori
Sia i regolatori positivi 78xx che quelli negativi serie 79xx avete serie probabilità di trovarli in vecchi alimentatori AT, o in schede prese da scanner, vecchi modem esterni o schede video per PC.
I regolatori serie LM2575-6, anche se più difficile, potete trovarli in router e modem esterni, o vecchi modem analogici.
Per gli LM317, sono molto difficili da trovare, ma avete qualche probabilità in alimentatori che forniscono doppia tensione, 12 e 5v ad esempio, o vecchi caricabatterie.
Alle strette, il costo massimo di questi singoli componenti si aggira intorno a 0,50 eur, se ve ne chiedono di più stanno cercando di fregarvi sul costo....
Consigli sui componenti particolari: Zener (al plurale Zener...' s)))
Arrivati a questo punto, potrebbe capitarvi il solito inghippo (ho lasciato qualche schema con dei Zener inseriti, oppure decidete di fare il vostro schema preferito dove ovviamente c'è di mezzo uno Zener).
Ebbene quelli normali fino a 1/2 watt li trovate tranquillamente nei soliti alimentatori AT-ATX mentre, facendovi un giro per i negozi, vi sarete resi conto di quanto costicchino quelli di potenza superiore (1W o di più), ebbene leggetevi questi due articoli e saprete come rimediare senza spendere una cifra....:
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ZENER REGOLABILE DI POTENZA
-
UNO ZENER DI POTENZA
Consigli sugli altri materiali ed i contenitori
Trasformatori, resistenze, condensatori, transistor, relè ed altri componenti si possono ricavare da qualsiasi scheda (TV, Alimentatori ATX, modem, schede madri, schede video, registratori etc.), alle strette comprate il necessario dal negoziante di fiducia (la spesa massima prevista si aggira intorno a qualche decina di euro per componenti tipo LM317, l'elettrolitico giusto e qualche transistor).
Per quanto riguarda gli strumenti di misura, in fiera si vendono degli ottimi mini multimetri a 3 eur, completate quindi i vostri alimentatori con le boccole utili per fare le misurazioni, ed evitate di comprare i costosi Ampero/voltmetri sparsi su ebi...X, oppure se avete la disponibilità dei componenti, createvi qualche strumento come questo https://www.grix.it/viewer.php?page=7256 , https://www.grix.it/viewer.php?page=4675 , https://www.grix.it/viewer.php?page=2649, https://www.grix.it/viewer.php?page=2240, https://www.grix.it/viewer.php?page=2045, https://www.grix.it/viewer.php?page=1827, ed altri basta usare la funzione cerca del sito.
Per quanto riguarda le scatole: https://www.grix.it/viewer.php?page=3494 e https://www.grix.it/viewer.php?page=7610 oppure fate come me....
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Queste scatole ed il loro contenuto (nelle prime due foto, un caricabatterie 6-12v, 4A con protezione perfettamente funzionante, il trafo pesa 1,4Kg ed eroga +15_+8_0_+8_+15v, l'altro trafo a fianco sempre prima foto, pesa ben 2,1Kg, meditate gente meditate.....), le recupero vicino ai cassonetti vicino casa o dai miei amici ripara PC (hanno il laboratorio a 500mt dai cassonetti), la foto successiva mostra dei contenitori di vecchi switch video idonei proprio per creare mini alimentatori.
Nella ulteriore foto, uno dei tre modem alice gate perfettamente funzionanti con altrettanti 7805 riutilizzabili (un pò più in basso si notano tre fori, su questi tre fori erano innestati dei fili di plexiglas trasparenti per permettere la rifrazione della luce di quei componenti SMD in bella mostra che altri non sono che LED).
Nell'ultima foto esposta sopra, il mio prossimo progetto: una bread board che verrà posta su di un case Desktop (facilissimo da aprire), provvisto all'interno di due alimentatori (uno switching), mentre di fianco alla bread vi saranno tutta una serie di testa componenti (merito di GRIX...), sarà provvisto inoltre di maniglie per trasporto, sacca porta cavetti di collegamento e coccodrilli vari e, coperchio per proteggere tutto l'apparato fissato con delle cerniere (quasi quasi gli inserisco anche un saldatore).
Note finali
Penso di aver inserito tutto, se dovesse mancare qualcosa comunicatemelo ma, il più delle volte potete trovare la parte mancante sui famosi Datasheet dei componenti.
Confido nell'aiuto di tutti per poter migliorare l'articolo.
OK, mostraci il tuo mega mostro
Il mega mostro in realtà non esiste, ho solo adattato di volta in volta ciò che avevo alle mie esigenze, sfruttando il ben di dio che recuperavo da quanto gentilmente lasciato vicino ai cassonetti dai miei generosi vicini.
Ho cominciato con un alimentatore esterno switching 12v 4A recuperato mi sembra da un monitor rotto, a questo gli ho aggiunto un LM7805 in modalità fissa (disponevo quindi di 12v e 5v), poi l'ho reso regolabile con potenziometro ma mi era scomodo, ed ho sostituito il potenziometro con selettore per avere tensioni fisse che partissero da 5v fino ai 9v prima, e dai 5 ai 18v dopo.
Attualmente sono passato allo schema di N.E. LX.5004 con la sola sezione stabilizzata 1A con protezione (tagliando via per il momento la sezione alternata e quella non stabilizzata).
Basandomi su precedenti articoli qui a GRIX, attualmente sto completando il mio alimentatore con doppio LM317 con regolazione fisse di tensione e corrente da 0 a 30v con 3A e con regolazione fine per tensioni intermedie, il tutto montato dentro un case desktop facilmente apribile, con Bread Board e qualche Test per componenti.
Fin'ora comunque non ho mai superato 1 Amper di assorbimento in tutti i miei circuiti.
Perchè......
Sono l'autore di questo bellissimo forum
Alimentatori ATX: sono dei Leoni, perchè non addomesticarli a dovere ????
Tuttavia, pur essendo ancora più convinto di quello che affermo, ritengo di non aver raggiunto ancora le competenze necessarie per lo sviluppo di un progetto del genere.
Difatti il mio sogno, è ancora quello di "riconfigurare completamente" un alimentatore ATX secondo le esigenze minime di un hobbysta (quindi si parla a tutti gli effetti di switching 100%), riutilizzando tutto il materiale in esso contenuto sfruttandone al massimo i componenti, anche mettendo insieme più d'uno di questi alimentatori.
Molto probabile invece è lo sviluppo di un'alimentatore ibrido.
Scopo dell'articolo proposto
Lo scopo dell'articolo proposto......
1. quello di dimostrare (senza dover parlare per forza di "come ho scoperto l'acqua calda") che anche un articolo dove tutti possono mettere "becco" e, oramai trito in tutte le salse, può essere riproposto in una nuova veste e, perchè no, prendere anche qualche stelletta: basta metterci un pò di impegno;
2. mettere a disposizione di tutti (per chi non sapesse usare la funzione "cerca" del sito GRIX o dei motori di ricerca) sempre dei soliti schemi (come se non ce ne fossero abbastanza di copie sparse per la rete);
3. dimostrare che non è poi così difficile la realizzazione di questi schemi e, che non richiedono componenti "strani", difficili da trovare o costosi;
4. dimostrare anche che, oltre al divertimento, si può e SI DEVE IMPARARE qualcosa.
5. ultimo ma non ultimo:
RECUPERO.... RECUPERO COMPONENTI..... MPONENTI....PONENTI...ONENTI...NENTI....ENTI....
EVITATE SPRECHI....PRECHI.....RECHI....ECHIIIIIIIIIII........
Gravi o lievi mancanze (a seconda dell'occhio che giudica)
Come già specificato prima, lo scopo dell'articolo è quello di fornire dei semplici schemi ai novizi, senza trascurare un minimo di spiegazione sul funzionamento degli alimentatori sopra esposti e dei vari componenti utilizzati.
Secondo il mio parere, un qualsiasi circuito che supera i sette componenti, mette in seria difficoltà chiunque si avvicini all'elettronica per la prima volta.
Ecco perchè un'alimentatore (gli schemi qui proposti vanno dai 9 ai 25 componenti), dovrebbe essere il secondo circuito da costruire, il primo è ovviamente un qualsiasi tipo di oscillatore a transistor....
Ecco perchè ho incentrato la stesura di quest'articolo, quasi interamente sulla costruzione di alimentatori con regolatore di tensione anzichè optare su altre soluzioni, proprio per limitare il numero di componenti/difficoltà degli stessi.
Ovvio quindi che, altri tipi di alimentatori e altri componenti avrebbero potuto portare un grado di difficoltà superiore ed un impegno nella stesura maggiore: ho quindi deciso di limitare schemi e gli argomenti di contorno.
Ho inoltre optato per una cerchia molto ristretta di regolatori in quanto, partendo ad esempio da un alimentatore ATX, è possibile recuperare quasi il 98% dei componenti necessari, il resto (il trasformatore ad esempio) lo si recupera tranquillamente dalle TV.
Fonti per la stesura dell'articolo, proprietà delle foto e degli schemi inseriti
Ricordo a tutti, che quasi tutto il materiale è già disponibile on-line e quindi, tutte le foto/schemi inseriti, tranne le foto e gli schemi manipolati dal sottoscritto, sono e rimangono dei rispettivi proprietari tuttavia, in quest'articolo evito di citarne le fonti per alcuni ovvi motivi:
1- Sono così tante che avrebbero richiesto la stesura di un altro articolo altrettanto lungo;
2- Vagando per la rete, per alcuni non per tutti, di questi schemi/progetti ognuno afferma la proprietà (degli altri ho lasciato evidenti segni chiarificatori sulla proprietà), dal momento che non sono in grado di stabilire l'effettiva paternità a uno o all'altro sito/autore, vi posso solo dire che gli stessi schemi vengono replicati su almeno dieci siti diversi anche con piccole modifiche/migliorie quindi, vi basta vagare per la rete per trovarli.
Datasheet
Ovviamente un'occhiata ai vari Datasheet è d'obbligo: LM78xx, LM79xx, LM2575-2576, LM317, LM337, BC547, BC557
AVVERTENZE E PERICOLI
Vi ricordo che la costruzione di alimentatori da laboratorio, comporta la presenza della tensione di rete (230V AC): usate quindi le opportune precauzioni tra cui anche quella di
allontanare pargoli che nuotano come squali nella vostra zona di lavoro.
Okkio a staccare presa di corrente e ad evitare rapporti diretti con i vari componenti dell'alimentatore, vedasi i condensatori che rimangono carichi per un tempo indefinito.
Un saluto ed un GRAZIE a tutti
GRIXiani e NON
by Jabber47
