Alimentatore Variabile 24V 16A

[attila666]

Salve a tutto il forum,

Vi seguo molto (ma scrivo poco, non sono alla Vs. altezza), e ho prelevato vari progetti dalla Vs. board.

Ora ho tra le mani questo trasformatore.

E vorrei crearci attorno un alimentatore stabilizzato variabile, tempo fa ne avevo uno stupendo creato con la rivista nuova elettronica, ma è andato perso.

Ho provato a comprarne uno già fatto ma fanno pena, pochi Ampere a disposizione. (a meno di non spenderci una fortuna)

Premetto che ho sfogliato molte Vs. discussione cercando di non disturbare ma non ho trovato nulla ( o almeno credo) che possa fare a caso mio.

Potreste cortesemente darmi uno spunto per poter realizzare quanto in argomento ?

Vorrei alla fine avere tra le mani un ali stabilizzato che possa erogare da 0 a 12V a 16A, e fino a 24 (o meno tenendo conto delle cadute di tensione del circuito) a 10A, con strumenti di misura (V & A) e protezione dalla extracorrente.

Provvederei poi a fornirlo di ventola di raffreddamento con termistore (gia realizzato)

Grazie per l'attenzione.

Paolo

Modificato: 17 giugno 2014 da attila666

[fede1942]

In sostanza sul trasformatore leggo: 200VA sec. 12V 16A e 24V 10A (e quest'ultimo dato già non è molto coerente )

Gli alimentatori variabili lineari poco si prestano ad erogare correnti forti come quelle desiderate.

Facciamo un esempio:

alimentatore 0 - 24V 10A con trasformatore con secondario da 24V. I 24Vac raddrizzati e livellati diventano circa 33Vdc.

Ora voglio prelevare 10A a 12V, sull'alimentatore si dovrà dissipare in calore una potenza di 210W (33 -12 x 10) il che è una bella stufa e richiede dissipatori enormi (non più di 0,5°C/W) per non far "bruciare" i semiconduttori di stabilizzazione. Peggio è se si pretende di prelevare i 10A a 3V.

Le vie per limitare la dissipazione sono due:

1) commutare i secondari del trasformatore utilizzando il 12Vac per tensioni basse di uscita ed il secondario 24Vac per le tensioni più alte. La commutazione potrà essere manuale o automatica.

2)usare un preregolatore switching che porti la tensione continua a monte del regolatore lineare a valori non tanto maggiori di quella di uscita. Questo ovviamente complica un po' la circuitazione.

La prima soluzione è più semplice, ma meno efficiente della seconda.

Modificato: 17 giugno 2014 da fede1942

[Livio Orsini]

C'è una terza via che è quella oggi più usata: un alimentatore switching a tensione variabile.

[fede1942]

Livio, però il proprietario del thread ha detto che vuol usare quel trasformatore e poi tu mi insegni che gli alimentatori switching non vanno bene per ogni uso, anche se ben progettati ed eseguiti.

Poi avrei voluto dire che quelle correnti di secondario non può pretendere di ottenerle in uscita dall'alimentatore, ma so che su questo non sei d'accordo.

[tesla88]

Credo che Livio intenda l'uso di un regolatore switch a valle del trasformatore e non un alimentatore completamente switching (ovvero con la regolazione fatta sul primario di un trasformatore dedicato).

Fare un regolatore switch a valle del trafo non è complicato e sicuramente il rendimento è elevato se comparato al metodo lineare, tuttavia io sono un po' diffidente dagli alimentatore switch e preferisco i lineari, forse la soluzione di un preregolatore switch e un regolatore lineare è quella che mi attira di più ma ovviamente sarebbe un minimo più complicata.

Ad ogni modo usando il secondario a 12Vac-16A scordati di ottenere 12Vdc con 16A di carico, non è tanto la correntea mancare ma la tensione, sul ponte se ti va bene hai 17V a vuoto , a carico se hai 14V è già buono e 2 V non bastano per la regolazione...

Il mio alimentatore da 12-13.8V @ 20Amp ha un trafo avvolto appositamente a 18Vac 400VA

[Livio Orsini]

Livio, però il proprietario del thread ha detto che vuol usare quel trasformatore e poi tu mi insegni che gli alimentatori switching non vanno bene per ogni uso, anche se ben progettati ed eseguiti.

Lo switching lo fai in bassa tensione, rende un po' meno di uno che lavora da rete perchè ci sono le perdite nel trasformatore a 50Hz.

Io non ti insegno proprio nulla, dico solo che gli SMPS ben fprogettati e ben fatti possono sostituire i lineari nel 98% dei casi. Solo per particolari applicazioni, dove si richiede bassissimo rumore, può essere indispensabile l'uso di alimentatori lineari.

Oggi qualsiasi apparecchiatura industriale fa uso di SMPS e basta scegliere un costruttore affidabile per non avere problemi.

I televisori da almeno 30 anni fanno uso esclusivo di alimentatori SMPS diretti da rete.

I PC usano solo SMPS.

Apparati come home theatre usano SMPS.

L'elenco delle applicazioni è quasi infinito.

Mentre oggi gli alimentatori lineari sono limitati ad apllicazioni particolari di strumentazione ed ad alcuni apparati medicali.

Poi avrei voluto dire che quelle correnti di secondario non può pretendere di ottenerle in uscita dall'alimentatore, ma so che su questo non sei d'accordo.

E' il bello degli SMPS, 200 VA ti da il trasfo e 200 VA ti da lo SMPS, ovviamnete di questi 200 VA solo circa 180 VA sono disponibili per il carico (se l'alimentatore è discreto-buono).

Non solo, ma ti permettono anche di elevare la tensione.

Poi ho dimenticato una 4 possibilità abbastanza nuova: sostituire il ponte a diodi con un ponte a MOSFET e relativo controllo integrato. Praticamente è un ponte didiodi ideali e permette di ridurre la tensione di uscita a piacimento.

Linear ha una linea di dispositivi che accettano tensioni d'ingresso di circa 80 V RMS.

Modificato: 17 giugno 2014 da Livio Orsini

[attila666]

Grazie a tutti per le risposte, per quanto riguarda la dissipazione delle temperature intendevo utilizzare il primo metodo di fede1942 con commutazione manuale, E per Tesla88: non necessito dei 12V a 16A obbligatoriamente, ho indicato (sbagliando) quel valore solo perche quello è il dato di targa.

Mi scuso se non posso rispondere a tutti gli altri interventi, che comunque apprezzo, ma sono oltre le mie conoscenze.

Mi interessa la soluzione di Livio del Ponte Mosfet, ho cercato in rete ma non ci ho capito molto, potreste spiegarmi, a Vs. comodo, caratteristiche e vantaggi rispetto alla soluzione con switching ?

Paolo

[Livio Orsini]

In parole povere, semplificando e banalizzando i concetti, si costruisce un ponte dove invece dei diodi ci sono 4 mosfet. Un apposito circuito fa accendere i mosfet con lafase esatta necessaria.

la dissipazione dei mosfet è molto inferiore a quella dei diodi, inoltre si può tenere il mosfet acceso solo per l'angolo necessario ad ottenere la tensione prefissata.

[attila666]

Grazie, ora ho capito anche io

Uno schema da realizzare è chiedere troppo ?

Buona giornata.

[Livio Orsini]

Cerca sul sito Linear Tecnogy trovi la componentistica e le applications notes.

[attila666]

Grazie Livio per il consiglio, ho sfogliato il sito ( con il traduttore ) e non sono riuscito a trovare quello che cerco, colpa mia ovviamente....

Credo che il progetto resterà nella mia testa visto che non sono assolutamente all'altezza di crearlo da me partendo dai datasheet dei singoli componenti, speravo in uno schema gia pronto e testato da riprodurre..

Buona giornata

[nope]

Della Linear Technology io avevo analiizzato il regolatore della application note 106 che usava il mosfet come regolatore all'interno del ponte di diodi che in linea di massima poteva funzionare come il circuito di Nuova Elettronica LX1785 che e' un dimmer.

Ho provato il circuito di NE sul primario del trasformatore ma non e' adatto per circuiti induttivi e ogni volta che il mosfet apre la sinusoide si deforma sulle piccole variazioni (e fin qui sarebbe accettabile) ma quando la regolazione si accentua si formano degli spikes che arrivano a piu del doppio della semionda e difficilmente sono controllabili nonostante ci siano varistori.

Le soluzioni accettabili sono quelle di commutare le prese del trasformatore (meglio sul primario per via delle correnti in gioco) oppure quella di utilizzare un preregolatore a resistenze di potenza che man mano che si richiede corrente vengono bypassate da un circuito a transistor o a mosfet.

[Livio Orsini]

Della Linear Technology io avevo analiizzato il regolatore della application note 106 che usava il mosfet come regolatore all'interno del ponte di diodi che in linea di massima poteva funzionare come il circuito di Nuova Elettronica LX1785 che e' un dimmer.

Se è quello che ricordo io è un ponte di mosfet e funziona molto meglio di un dimmer, però va usato a valle del trasformatore perchè arriva solo a 72 V. LCT4320

Questo, invece, è il link alla pagina ridgegenerale degi "ideal diode bridge"

[nope]

non era quello che avevo visto.

Comunque gli butto un'occhio anche se al volo non ho capito bene la funzione di quel circuito se non quella di ridurre la dissipazione del ponte e non quella di ridurre la tensione in uscita visto che non vedo alcuna retroazione.

Mi fanno comunque sempre paura le aperture dei mosfet

[Livio Orsini]

non quella di ridurre la tensione in uscita visto che non vedo alcuna retroazione.

Puoi usarlo a loop aperto, come un normale dimmer, oppure chiudere il loop all'esterno.

E' un dispositivo usatissimo in molti alimentatori per LEDs.

Mi fanno comunque sempre paura le aperture dei mosfet

C'è anche chi ha paura del buio.

[nope]

Fanno un ponte ideale o qualcosa del genere tenendo come riferimento il ripple di uscita.

Non ho trovato circuiti di regolazione con questo integrato a parte la demo board e non so se sia cosi facile "imbrogliarlo" per farci un preregolatore.

Bisognerebbe capire nei circuiti regolazione led come lo usano

[fede1942]

Sono molto interessato, ma non è chiaro neanche a me come si possa usare per un preregolatore controllando i mosfet per ottenere una tensione in uscita dal ponte poco superiore a quella in uscita dall'alimentatore in modo da contenere la caduta di tensione sui regolatori lineari.

Modificato: 25 giugno 2014 da fede1942

[Livio Orsini]

Linear technology pone l'accento sulla notevole potenza risparmiata usando questa tecnica in luogo dei diodi tradizionali, quindi non cita applicazioni di regoalzione come fanno altri costruttori.

Surfando un po' sul webb si trovano parecchie documentazioni su applicazioni di regoalzione. Io un paio di anni fa mi ero divertito a realizzare us brad board un semiponte a mosfet (2 diodi e due mosfet) per realizzare un regolatore. Ottenni dei buoni risultati, poi passai ad altri lavori che ritenenvo più urgenti e lo sviluppo rimase a quello stadio.

[nope]

Non ho trovato niente riguardo possibili applicazioni del ponte a mosfet come preregolatore e quindi mi sono fermato.

Ho rispolverato vecchi schemi e nella maggior parte dei casi si utilizzano sistemi a semiponte controllato da SCR sul secondario o a triac sul primario.

Elektor UK su una vecchia rivista dell' Ottobre 90 aveva fatto un alimentatore con preregolatore a triac(400W laboratory power supply) simile a quello di Nuova Elettronica riv 214 (credo application note Thomson) adatto per carichi induttivi.

Si dovrebbe trovare in rete l'articolo con quella descrizione ed eventualmente se mi autorizzano lo invio.

Sempre Elektor (italia in questo caso) aveva pubblicato un alimentatore variabile di precisione e lo schema si puo trovare su HP64000.net dove si possono trovare tutte le riviste di Elektor Italia.

Quella dell'alimentatore e' quella di aprile 83 a cui ho apportato una serie di modifiche per farlo diventare 0-40V 0-30A

A questo alimentatore andrebbe collegato un bel preregolatore altrimenti..................

http://up.plcwww.com/up/57cb6f6c07fb609c77cf358ffaf67d6b.jpg

[fede1942]

Interessanti gli alimentatori (non recenti) che si trovano in rete, con schemi, della Bang & Olufsen, SN15, SN16, SN17 e SN18 (cercare col browser con queste sigle).

Per inciso, le versioni con µA723 ricopiano piuttosto fedelmente lo schema dell'alimentatore di precisione di Elektor aprile 83.

[Livio Orsini]

Per inciso, le versioni con µA723 ricopiano piuttosto fedelmente lo schema dell'alimentatore di precisione di Elektor aprile 83.

Il 723 è forse il più antico dei regolatori di tensione, risale all'inizio degli anni '70 del secolo scorso.

Gli eschemi di elektor, se ben ricordo, assomilgliano molto a quelli consigliati dal manualetto dell SGS dedicato al 741 ed al 723.

Modificato: 23 luglio 2014 da Livio Orsini

[tesla88]

Il 723 è un buon integrato , ho un alimentatore da 12V 20A che ne fa uso e funziona bene , tant'è che ero quasi dell'idea di rifare il mio alimentatore da banco che è talmente "retrò" da usare solo 3 transistor...il che lo rende un "mulo" ma un po' poco preciso ahahahaha

[Livio Orsini]

Un alimentatore stabilizzato è un sistema di regolazione ad anello chiuso, i limiti di precisione dipendono esclusivamente dalla precisione del riferimento e dal guadagno di anello.

Oggi ci sono riferimenti di tensione estremamente precisi e stabili che costano attorno ad 1€ e anche meno.

Rimane il problema del guadagno di anello che dovrebbe essere infinito affinchè l'errore fosse eguale a zero.

Quando ero molto giovane, il primo progetto autonomo che cercai di realizzare, fu proprio un alimentatore stabilizzato classico: Un finale di potenza, un driver in darlington, amplificatore di tensione con emitter polarizzato fisso tramite zener.

Come strumenti disponevo di ben 2 tester ICE, quelli classici con la custia color bordeaux. Con uno misuravo la tensione in uscita e con l'altro la corrente di carico.

Diventavo matto perchè non miriusciva di mantenere costante la tensione di uscita al variare del carico. La variazione era di circa 0.1V-0.2V ma allora con conoscevo per niente le tecniche di regolazione ad anello chiuso.

Poi andai a lavorare in un azienda di elettronica professionale (militare) come addetto alla certificazione della qualità: nome altisonante per definire un collaudatore.

Uno dei primi lavori di cui mi occupai fu proprio la verifica di un banco di collaudo per alimentatori superstabilizzati. Ero il 1969 e per la prima volta ebbi modo di sperimentare in pratica cosa fosse un amplificatore operazionale. Si trattava di blocchetti di resina dove erano inglobati transistori e componenti passivi, li costruivva un nome mitico: Burr- Brown.

Non sto ad elencare le caratteristiche di quell'alimentatore. Dirò solo che, misurando la tensione con un voltmetro differenziale Flucke, la variazione tra 0 e 100% del carico era minore di 0.1% qaundo l'uscita era minima (5V) ma era ancora migliore quando l'uscita era massima, con 60V di uscita la variazione era di soli 20mV! Non solo, ma anche il tempo di recupero era dell'ordine dei 20 ms e durante il transitorio la variazione non eccedeva lo 1%.

Mi studiai ben bene gli schemi di quell'alimentatore lineare e capii, finalmente, cosa si doveva fare e cosa non si doveva fare per avere certe prestazioni. La topologia circuitale era quasi costante, erano i componenti a fare la differenza.

[nope]

Nello schema di Elektor e in molti altri simili il 723 viene usato solo come riferimento di tensione ed e' sprecato.

Tutte le regolazioni le fanno poi gli operazionali con tutta la loro circuiteria ad anello.

Devo dire che effettivamente la componentistica ha contato molto ed in particolare gli operazionali che se di tipo recente tendevano spesso ad autoscillare mentre con quelli di vecchia generazione tipo LM741 l' opera di "addomesticamento" era piu' semplice.

Il preregolatore invece mi ha fatto invecchiare precocemente e non e' ancora finita.

[nope]

ed ecco il preregolatore/stufetta

al simulatore funziona bene e appena scende un po la temperatura lo assemblo

http://up.plcwww.com/up/7f00e1eb164d6fbed9483e4cdc5de86b.jpg