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Convertitore 24 / 12V 10A - 2

Convertitore 24 / 12V 10A

Se avete dei dubbi pensate che sul dispositivo cadrebbero 12 volt (24-12) dall’ingresso all’uscita, e che la potenza è ricavabile dal prodotto della caduta per la corrente: P=VxI=12Vx10A=120W Ciò è sconveniente, anzi assurdo, perché si otterrebbe un rendimento del 50%, dato che a 10 A di uscita su 12V il circuito erogherebbe 120 watt, dissipandone altrettanti sotto forma di calore (il rendimento è metà perché vengono richiesti 240V su 24V e ne escono solo 120), il che richiede oltretutto un grosso dissipatore per raffreddare il o i transistor regolatori, costoso e tanto ingombrante da raggiungere e superare schema elettrico abbondantemente le dimensioni di un tipico convertitore a commutazione.

E’ per questo che abbiamo optato per la soluzione switching, realizzando un circuito riduttore di tensione che è in sostanza un inverter: infatti provvede a ricavare degli impulsi a 24 volt c.c. partendo dall’alimentazione di ingresso, (i 24V dell’impianto dell’automezzo) con essi si pilota un trasformatore in ferrite dal quale, ai capi del secondario, si prelevano impulsi a 12 volt che raddrizzati e livellati ci permettono di ottenere i nostri 12 volt in continua. Insomma abbiamo impiegato la classica configurazione dell’inverter, solo che oltre a ridurre la tensione, raddrizziamo quella di uscita poiché ci serve continua piuttosto che alternata.

Retroazionando opportunamente il convertitore possiamo quindi fare in modo che i 12 volt siano stabilizzati, ovvero rimangano più o meno tali indipendentemente dal carico collegato all’uscita e dalle lievi variazioni della tensione dell’impianto elettrico del veicolo: con la nostra configurazione siamo riusciti ad ottenere in uscita i 12 volt c.c. con una variazione a pieno carico entro ± 5% del valore a vuoto, il che significa uno scostamento massimo di 0,6÷0,7 volt da vuoto a pieno carico.

Naturalmente la qualità della regolazione dipenderà da come realizzerete il trasformatore. Diamo adesso un’occhiata allo schema elettrico in queste pagine e vediamo brevemente la struttura ed il funzionamento del circuito. Si tratta di un converter switching fatto a regola d’arte e provvisto di regolazione automatica della tensione d’uscita: come accennato, ricava impulsi rettangolari dalla tensione d’ingresso in modo da pilotare un apposito trasformatore, al cui secondario è stato abbinato un raddrizzatore ed una serie di condensatori di livellamento atti a ricavare una tensione continua e pressoché costante. Il compito di ricavare gli impulsi per pilotare il trasformatore è affidato ad un integrato specifico per i circuiti switching: l’SG3525A - noto per essere praticamente il più usato driver PWM per convertitori DC/DC - è reperibile in commercio con sigle differenti (es. XR3525A).

Questo componente è in realtà qualcosa di più, dato che contiene un perfetto e completo driver PWM: in pratica genera impulsi rettangolari che normalmente hanno un certo duty-cycle (rapporto tra la durata dell’impulso ed il periodo del segnale prodotto) variabile in funzione della tensione di confronto riportata agli ingressi del comparatore presente al proprio interno. Per il nostro circuito sfruttiamo proprio la caratteristica di modulazione della larghezza degli impulsi (appunto PWM, ovvero Pulse Width Modulation) in modo da tenere il più costante possibile la tensione di uscita del converter.

Così com’è collegato l’SG3525A (U1) produce un segnale ad una frequenza di circa 50 KHz, valore che permette di utilizzare un trasformatore con nucleo di ferrite a doppia E, ben più piccolo e leggero di uno lamellare o toroidale da rete fatto per lavorare a 50 Hz; normalmente il duty-cycle del segnale generato dal chip è del 50% il che significa che ogni impulso dura metà dell’intero periodo (impulso=pausa).

 

 

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