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Il regolatore lineare scalda troppo? Sostituiscilo con l'R-78

Recom R-78 switching regulator

In questo articolo facciamo qualcosa di diverso dal solito e parliamo di regolazione. Lineare o switching? Oggi analizziamo il problema dando uno sguardo alla nuova linea di prodotti della RECOM, grazie ai quali è possibile effettuare la linear regulator replacement con regolatori switching. Un'operazione che, in alcuni casi, rappresenta una vera e propria necessità.

Tutti voi sapete cos'è un alimentatore: è un convertitore AC-DC che raddrizza in uscita la tensione in ingresso. Lo scopo è quello di fornire energia adattandola all'uso di apparecchiature, sistemi e schede modificando tensioni e correnti. Un generico alimentatore lineare è idealmente (e spesso anche praticamente) composto da elementi quali il trasformatore, il raddrizzatore, il filtro livellatore.

Tutto questo non basta perchè serve anche il regolatore che accetta una tensione in ingresso e ne propone una in uscita continua, più stabile e precisa. Proprio per questi elementi circuitali esistono due casi possibili: lineari o switching.

Il regolatore, che funge da stabilizzatore, può essere un semplice diodo Zener oppure un circuito integrato (molto più frequentemente). Questa soluzione permette che il valore dell'alimentazione si mantenga costante nel tempo entro una stretta tolleranza al variare delle tensioni di rete.
Le caratteristiche sono differenziate a seconda della potenza e questo implica diversi sistemi di gestione. Senza contare che precisione e durata nel tempo sono sinonimo di qualità.
Un fattore limitante della resa dei sistemi è la temperatura; la tecnologia dei semiconduttori scalda e se la temperatura sale, il rendimento diminuisce. Lo smaltimento del calore e, quindi, del gradiente di temperatura, si può fare con i dissipatori ma non sempre sono semplici da inserire, senza contare i possibili danni al sistema per effetto della temperatura prima e della lavorazione poi.

Sia che siate progettisti, responsabili delle linee di produzione oppure studenti al primo contatto con schede e computer, queste sono problematiche che sperimentiamo tutti, quotidianamente. Ma la soluzione oggi è possibile.

L'alimentatore lineare è una soluzione semplice, economica e molto usata in sistemi che richiedono potenze limitate.

I regolatori Switching sono certamente più complessi ma hanno diversi vantaggi: minor ingombro, rendimento nettamente superiore, produzione di calore più bassa, migliore affidabilità.

RECOM propone, con la serie R-78, una soluzione al problema del riscaldamento dei regolatori lineari con altri di tipo switching. Soluzioni semplici ed affidabili con altissimi rendimenti che vi consentiranno di effettuare il replacement contenendo costi e sforzi.
Come dicevamo, ci sono tantissimi casi in cui utilizzare uno switching è più indicato che avere una regolazione lineare. Per esempio, limitare la potenza dissipata.Qualunque sia il caso, RECOM vi propone la soluzione.
Ma naturalmente non ci si riferisce soltanto al processo industriale perché ci sono tanti livelli di competenze diverse e voi potreste essere un progettista elettronico con vent'anni d'esperienza oppure uno studente di ingegneria al secondo anno che sta facendo i suoi primi tentativi. La sostituzione può rappresentare un'esperienza utile per entrambi.

Esistono, infatti, due casi possibili in cui la sostituzione si rende indispensabile:

  • pin to pin replacement (esempio tipico, l'LM7805);
  • come hack (SMD package).

Nel primo caso, volete aggiornare le schede già commercializzate? La sostituzione è pin-to-pin e anche se una campagna di richiamo abbatterebbe fortemente i costi, si può sempre fare un intervento on-site. Volete aggiornare la linea di produzione? La sostituzione può essere fatta facilmente.

Quest'ultimo caso, invece, riguarda tutti coloro che, per esempio, hanno a che fare con Arduino. Voi avrete certamente notato sulla scheda l'NCP1117-5 e vi sarete accorti che si scalda parecchio, soprattutto in alcuni casi, quando la protezione viene chiamata in causa.
Che ne direste, allora, di provare a sperimentare inserendo un regolatore della serie R-78?
hackerando Arduino?
Sarebbe certamente un'esperienza formativa, non trovate?

Quali sono le soluzioni?

I moduli della famiglia R-78 sono compatti a basso profilo. L'efficienza del 95%, insieme con l'ampio range di tensioni in ingresso, consentono una riduzione degli ingombri per soluzioni portatili o alimentate a batteria.

La serie R-78 fornisce una tensione regolata con diversi valori; alcuni sono: 3.3V @ 1A, 5V @ 1A e 12V @ 1A.

Il pinout è compatibile con gli alimentatori della serie LM78XX ed hanno dimensioni molto contenute (11.5 x 7.5 x 10.2 mm). L'ampio range di tensioni in ingresso supportate (da 4,75 V fino a 72), la protezione da cortocircuiti e lo spegnimento per effetto dell'eccesso di temperatura rendono questi nuovi elementi un valido supporto.
Senza contare che sono certificati per la compatibilità elettromagnetica (EMC) e presentano anche bassi fenomeni di ripple e rumorosità.

Meritano particolare attenzione i regolatori SMD che fanno parte della serie R-78Axx-1.0SMD e R-78Axx-0.5SMD . Dal momento che la tensione d'uscita è selezionabile e si può fare un controllo On/Off da remoto, la versatilità è massima. Sempre con un occhio attento ai dispositivi portatili, questi riferimenti hanno valori di corrente di shutdown molto bassi.

La famiglia si compone di diversi elementi: l'R-78AA1.5-1.0SMD ha valori di tensioni in ingresso supportate comprese tra 4.75 e 18 V e fornisce un riferimento fisso a 1.5 V @1.0 A con un efficienza compresa tra i 73 ed il 77%.
Tra questi, il migliore in termini di efficienza è l'R-78AA5.0-1.0SMD, giacchè prevede tensioni in ingresso comprese tra 6.5 e 18V, tensione d'uscita 5 V @ 1 ed un valore di efficienza che varia tra l'89% ed il 94%.

Con questa serie, RECOM ha chiaramente voluto creare componenti versatili che si rivolgano alla stragrande maggioranza degli utenti e dei casi applicativi; una serie di regolatori numerosa e variegata che si adatta alle più disparate esigenze.

Dove potete trovare datasheet, elenchi completi, ulteriori informazioni e tutti i dettagli? Semplice: collegatevi direttamente al sito RECOM.

 

 

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ritratto di s.prischich

Piccolo inconveniente

Conosco ed ho usato i prodotti della recom, sono deglle ottime soluzioni. Ma nel sostituire un 7805 con un R-78C5.0-xx bisogna tener conto del fattore costo. L'R-78C5.0-1.0 costa dai 6$ ai 9$  per un pz. a seconda del sito di vendita che significa oltre le 12 volte il costo di un 7805.  Sto facendo il confronto per un pezzo singolo e per le quantità penso che il rapporto sia il medesimo. Allora se ho un prodotto gia realizzato un cui è stata calcolata male la parte di alimentazione  questa potrebbe essere una soluzione e ti devi svenare. Se invece devi progettare l'alimentazione ex nuovo di una scheda conviene utilizzare una delle soluzioni switching con degli integrati appositi. Facendo un conto approssimativo e considerando anche l'area del circuito stampato stai a meno della metà della soluzione recom. Se invece hai uno spazio molto limitato dove realizzare il tuo circuito allora puoi prendere in cosiderazione questo DCDC. Altro discorso è la reperibilità, purtroppo quando hai a che fare con questa tipologia di componenti é necessario fare sempre attenzione alla disponibilità. Adesso ho fatto un giro sui siti di vendità e ho visto che ci sono ma non è sempre così. Chi di voi ha trovato sui datasheet dei componenti perfetti per le proprie applicazioni per poi scoprire che non si trovano o che hanno dei tempi di consegna "a babbo morto".

 

ritratto di Piero Boccadoro

L'impegno di ciascuna casa

L'impegno di ciascuna casa dovrebbe essere proprio far fronte alle esigenze garantendo la produzione e la fornitura.
Troppo spesso, in effetti, taluni costruttori dimenticano questo e suggeriscono soluzioni alternative per sostituire quella in uso.

Sul fatto costo, immagino e spero che la quantità possa essere un fattore determinante. ;)

ritratto di Emanuele

7805 replacement

Ho letto con attenzione il tuo commento e rispetto il tuo punto di vista, però vorrei farti notare che stai paragonando due componenti diversi, troppo diversi per fare confronti diretti sul costo ;)

Mi spiego meglio:
la caratteristica "7805 replacement" è solo uno degli aspetti da considerare, in particolare su produzioni già avviate, come hai ben detto tu, o hack, vedi paragrafo su Arduino all'interno dell'articolo.

A mio avviso i DC-DC vanno paragonati con i DC-DC e quindi avrai potuto notare che sono più o meno tutti allineati su una fascia di costo medio-alto, si è vero costano troppo ma si deve anche considerare che li metti nel circuito e funzionano e sono testati e certificati anche per vari settori specifici.

Ovviamente realizzando in proprio un regolatore switching si risparmia ma, anche qui bisogna considerare:

-il time to market
-lo spazio occupato sulla board
-la certificazione
-i test in condizioni limite
- la BOM che aumenta e quindi maggiori problemi in fase di acquisto componenti, sia per la reperibilità che per il costo e l'organizzazione degli stessi.
- Una BOM maggiore comporta anche maggior aumento di magazzino in particolare con gli avanzi dei reel o delle confezioni minime.

Detto questo concordo con te che i costi sono abbastanza "di lusso" ma sono convinto che sulle quantità i distributori possono fare molto per limitare il gap.

ritratto di salviador

hack rigol dp932A

Io ho usato proprio il RECOM R-78 per modificare il mio alimentatore rigol .

Questo alimentatore a mio personale parere è progettato male. Per la parte logica usa un LM317 con ingresso 13V e corrente di ben 2A , scalda da far paura!!! nonostante i progettisti hanno messo una vistosa aletta di raffreddamento. Dopo una decina di minuti di uso "intenso" il rigol si auto-resetta!!

Ho usato proprio un switching RECOM per sostituire LM317 (usato come regolatore a tensione di uscita 5V)

Ora l'alimentatore va benissimo e non scalda più!

Che dire, la rigol mi ha un tantino deluso

ritratto di Emanuele

Hack rulez!

Questi sono gli interventi che mi piacciono, da vero chirurgo dell'elettronica!

Hai qualche foto da postare?

ritratto di alemi

Colla a caldo

Scusate,approvo l'intervento,ma non condivido l'uso della colla a caldo..avrei "firmato" la modifica con fissaggio meccanico vecchia maniera,con un suppurto metallico e vite/dado (bisogna sempre pensare ad un eventuale agevole  intervento successivo..)

 

 

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