Come funziona l'alimentatore stabilizzato

Cos’è e come funziona l’alimentatore stabilizzato

Cos’è e come funziona l’alimentatore stabilizzato?

In un precedente articolo abbiamo parlato dei diodi e del loro utilizzo per la rettificazione delle correnti alternate (c.a.) in corrente continua (c.c.)

Abbiamo visto alcune delle applicazioni di questo componente e dell’importanza del suo utilizzo.

In questo articolo ti parlerò della loro applicazione in “piccoli” strumenti, ovvero gli alimentatori stabilizzati.

Vedremo perché è indispensabile conoscere ed avere nella propria strumentazione un alimentatore e come questi apparecchi fanno parte della vita professionale di chi si interessa di elettronica o voglia entrare a farne parte.

Un tecnico elettronico, o aspirante tale, non può non averne uno.

Un alimentatore anche piccolo ma pronto all’occorrenza.

Un apparecchio del genere non ha un costo elevato ed è molto semplice anche volendo costruirne uno.

Vediamo di descriverne uno semplice, compatto ed economico.

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Esempio semplice di un alimentatore stabilizzato

Come funziona l'alimentatore stabilizzato - Esempio base di alimentatore stabilizzato

Avrai notato la semplicità di questo circuito, anche per i pochi componenti utilizzati.

Sembra quasi un esempio scolastico.

Beh! In effetti è uno dei miei primi circuiti fatti a scuola.

Iniziamo dal trasformatore di alimentazione TF, ha il primario a 220 V e il secondario eroga 9 Volt a 50 mA.

Segue un diodo rettificatore a semi onda D1, mentre il condensatore C3 serve unicamente ad eliminare i disturbi transitori presenti sulla rete elettrica.

Al diodo D1 segue un filtro a p-greco C1-R-C2.

I due condensatori C1 e C2 sono due elettrolitici da 1000 µf (Microfarad) e la loro funzione è di “spianare” la tensione.

Per la resistenza R possiamo utilizzarne una di basso valore da 220 Ohm.

All’uscita è collegato un diodo Zener (D2) a 9 Volt.

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Come funziona questo circuito

Il diodo zener, questo interessantissimo componente, ha di suo che se la tensione presente ai suoi capi è superiore a quella per cui è previsto, esso si comporta come una resistenza di bassissimo valore.

Per cui, in questo circuito, produce una caduta di tensione sulla resistenza R, rendendo stabile l’uscita.

Infatti, a prescindere dalla variazione della rete elettrica, la V out (tensione d’uscita) rimane stabile (a vuoto) e non superiore a 9,3 Volt.

Mentre sotto carico si hanno 9 Volt precisi, che possono unicamente variare in funzione della tolleranza del diodo.

Vediamo i componenti utilizzati in questo circuito:

  • D1: Diodo rettificatore 1N4007
  • D2: Diodo Zener BZX79 C9V1
  • C1 – C2: Condensatore elettrolitico da 1000 µF – 16 Volt
  • C3: Condensatore a film plastico da 10.000 pF
  • R: Resistenza da 220 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • TF: Trasformatore – Primario 220 Volt, Secondario 9 Volt, Potenza 2,5 Watt
  • F: Fusibile da 50 mA rapido + Porta-fusibile
  • INT: Interruttore
attenzione alla corrente elettrica

Se vuoi costruirlo ti consiglio di fare molta attenzione alla corrente elettrica.

Il circuito è in parte percorso dalla tensione di rete, così come il trasformatore ed il fusibile.

Ti raccomando di isolare il trasformatore in un contenitore di plastica e di fare molta attenzione a non toccare i punti soggetti alla rete elettrica.

Il piccolo alimentatore che abbiamo appena osservato nei suoi particolari può essere utile per alimentare piccoli apparecchi che assorbono poca corrente (30mA max) e necessitano di una tensione di 9 Volt.

Non lo definirei, pertanto, uno strumento da laboratorio, ma solo un circuito utile per piccole applicazioni.

In questo esempio abbiamo potuto vedere come lavora un diodo di Zener.

Vediamo ora di descrivere un circuito un po’ più complesso, che possiamo definire un vero alimentatore da laboratorio.

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Come funziona l’alimentatore stabilizzato “da laboratorio”

In un alimentatore stabilizzato, sia che vari la tensione della rete elettrica, sia che cambi il carico, la tensione d’uscita V out non cambia.

Un alimentatore stabilizzato deve darci la possibilità di poter variare la tensione d’uscita (V out) in un determinato intervallo, ad esempio tra i 6 Volt e i 18 Volt.

Dovrà darci una corrente tale da poter alimentare apparecchi con determinati carichi, ad esempio, almeno di 1,5 A (Ampere).

E deve avere anche una protezione dai cortocircuiti, non causando guasti all’alimentatore.

Vediamo un altro esempio ed esaminiamo il circuito.

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Esempio di un alimentatore stabilizzato variabile

Come funziona l'alimentatore stabilizzato - Esempio di un alimentatore stabilizzato più complesso

In questo circuito utilizziamo un trasformatore con il primario di alimentazione a 220 Volt, sul secondario avremo una tensione in uscita di 16 Volt c.a. e una corrente di 2 Ampere.

In uscita al trasformatore c’è un ponte raddrizzatore, costituito da quattro diodi.

I condensatori C3 e C4 filtrano la tensione che proviene dal raddrizzatore.

Questo circuito è formato da due transistor al silicio di piccola-media potenza, un transistor di potenza, tre diodi ed alcune resistenze.

Possiamo definirli degli amplificatori di corrente.

Considera che una piccola variazione nella conduzione del T3 causa una forte variazione nel T1.

Il T3 ha la base collegata ad un partitore che fa capo direttamente all’uscita, mentre all’emettitore si trova una sorgente di tensione di riferimento.

Il funzionamento auto-regolante, entrerà in azione molto velocemente, è pressoché istantaneo.

Per qualunque aumento della tensione di rete, aumento o diminuzione del carico, l’uscita si manterrà costante.

Quando si lavora, con degli apparecchi elettronici, si possono verificare dei corto circuiti e spesso i fusibili non hanno il tempo di bruciarsi prima che avvenga un danno a qualche componente.

Per proteggere l’alimentatore occorre un sistema più efficace, che intervenga prima che i transistor si brucino.

In questo circuito, se all’uscita appare una resistenza vicino a 0 ohm, ovvero un cortocircuito, la tensione in uscita andrà a zero.

La differenza tra l’ingresso e l’uscita ai capi del sistema regolatore sarà rilevata dal D2, che interdirà subito il T3, che a sua volta bloccherà il T2 ed il T1.

Quindi all’uscita, anche se dovesse persistere un cortocircuito, non sarà più inviata alcuna tensione, come se il T1 fosse tolto dal circuito.

Questo circuito può sembrare un po’ più complicato ma, visto anche i pochi componenti utilizzati, tutto sommato è molto semplice.

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Componenti utilizzati in questo circuito

Vediamo i componenti utilizzati in questo circuito:

  • C1 – C2: Condensatore ceramico da 5.600 pF – 750 Volt
  • C3 – C4: Condensatore elettrolitico da 1.000 µF – 25 Volt
  • C5: Condensatore elettrolitico da 100 µF – 25 Volt
  • C6: Condensatore in film plastico da 10.000 pF
  • R1: Resistenza da 8.200 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R2: Resistenza da 270 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R3: Resistenza da 1 0 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R4: Resistenza da 1 .000 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R5: Resistenza da 680 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R6: Resistenza da 220 ohm, 1/2 Watt, 5 %
  • R7: Potenziometro da 470 ohm lineare.
  • T3: Transistor BC549.
  • T1: Transistor AD149.
  • T2: Transistor BC327.
  • D1: Diodo ZenerStabistorBZX75 – C2V1
  • D2: Diodo al Silicio BAX15
  • D3: Diodo Zener BZY88 – C3V3
  • D4: 4 diodi 1N4007 o un ponte rettificatore modello BY164
  • TF1: Trasformatore di alimentazione da 25 W – Primario: 220 Volt – Secondario: 16 Volt – 2 A
  • F: Fusibile da 2 Ampere + Porta-fusibile
attenzione alla corrente elettrica

Anche questo circuito se vuoi costruirlo ti consiglio di fare molta attenzione alla corrente elettrica.

Il circuito è in parte percorso dalla tensione di rete, così come il trasformatore ed il fusibile.

Ti raccomando di isolare il trasformatore e di fare molta attenzione a non toccare i punti soggetti alla rete elettrica.

Ricordati che, come in tutte le cose, ci sono vantaggi e svantaggi e tutto è migliorabile.

Questi 2 circuiti che ti ho illustrato hanno il vantaggio di essere semplici e ti saranno utili sul piano dell’apprendimento teorico legato alla pratica.

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