Estendiamo un alimentatore stabilizzato basato su regolatore di tipo 78xx, portandone la potenza da 1 ampère a 4-5 ampère con due transistor.
In un precedente articolo abbiamo visto come progettare un alimentatore a tensione fissa stabilizzata, utilizzando le classiche formule di elerttronica pratica per dimensionare i componenti necesari. Il nostro alimentatore era in grado di fornire sino ad un ampère di corrente se correttamente raffreddato da un apposito radiatore di calore.
Ma come fare se avessimo necessità di maggiore potenza, tipo 4-5 ampère? Come vedremo, basteranno un paio di transistor adeguati per raggiungere lo scopo prefissato,
Al solito, trattando con tensionii e correnti elevate, occorrerà prestare la massima attenzione alla circuitazione.
Aumentare la potenza
Come sappiamo bene, anche quando dotato di un dissipatore di generose dimensioni, un rettificatore di tensione della serie 78xx non può erogare più di un ampère di corrente. Questo fattore è limitante nel caso volessimo creare circuiti ad elevata potenza, tipicamente amplificatori hifi, ma anche driver per motori e così via.
Poniamo di aver bisogno di 4-5 ampère di corrente: basterà porre un transistor tra l’ingresso del circuito e l’uscita del regolatore, come appare in figura.
I calcoli sono abbastanza semplici: vogliamo che il transistor si attivi con 1 ampère di corrente, quando sulla base troviamo una tensione maggiore di 0.7V (giunzione be).
Useremo un transistor di media potenza, tipo il BD536 o il TIP42, ed i seguenti calcoli per calcolare la resistenza di polarizzazione,
Partiamo dalla onnipresente Legge di Ohm: V = IR.
I nostri dati sono V = 0.7 volt, I = 1ampère. Rs sarà quindi pari a 0.7/1.0 ovvero Rs = 0.7 ohm. Il transistor verrà attivato quando la corrente supererà 1A, fornendo corrente alla tensione stabilizzata dal 78xx. Ma non basta…
Dal momento che lavoriamo con correnti elevate, occorre garantire che il resistore sia in grado di reggere tali potenze in dissipazione senza bruciare. Quali potenze?
La legge di Ohm ci torna utile: Pr = V x I.
Quindi con una tensione di 0.7V ed una corrente di 1A avremo bisogno di un resistore in grado di reggere ALMENO 0.7W. Per sicurezza, possiamo sceglierlo da 1-2W.
E con la potenza abbiamo finito…
Limitare la corrente
Occorre ora fare in modo che la richiesta di corrente non superi una determinata soglia, onde evitare di bruciare il circuito.
Per limitare la corrente useremo un secondo transistor, configurato come segue:
La resistenza R2 consente di polarizzare il transistor dirottando la sovracorrente del circuito. Quando eccitato, il secondo transistor devia la sovracorrente verso il 78xx, che dispone di un proprio sistema di smaltimento della corrente. Anche in questo caso potremo utilizzare un transistor TIP42.
Quanto valgono i parametri di R2? Il valore di resistenza lo calcoliamo con la legge di Ohm: Il transistor deve scattare a 5A, e la giunzione be ha bisogno di 0.7V.
R = V / I
quindi R2 = 0.7 / 5 = 0.14Ω (arrotondiamo a 0.15Ω per una questione di valori commerciali presenti sul mercato). Stavolta però il resistore dovrà essere in grado di reggere 5A di corrente, quindi occorrerà dimensionarlo in questo modo:
P = V x I
vale a dire P = 0.7V x 5A = 3,5W. Per sicurezza arrotonderemo a 5W. Per R1 ed R2 si tratta di resistori specifici per le alte potenze (sense), quindi occorrerà porre attenzione al loro corretto posizionamento.
Considerazioni finali
In ingresso potremo inserire un interruttore di accensione, un fusibile, un sistema di accensione ritardata (ideale se alimenteremo un amplificatore di potenza, per evitare il fastidioso “bump” all’accensione).
Potremo aggiungere un tocco di professionalità al circuito aggiungendo in uscita al circuito un LED ed un resistore di opportuno valore che mostri quando il sistema è in uso.
Potremo anche inserire un voltmetro o un amperometro per tenere sotto controllo il consumo del sistema, ma questo è un lavoro che andrebbe fatto usando un regolatore variabile di tensione (tipo LM317).
Ma per il momento basta così. Appuntamento al prossimo articolo!
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Luigi_Morelli
Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.