Regolatore switching 5V – 1

Regolatore switching 5V

Regolatore di tensione serie che permette di ricavare 5 volt ben stabilizzati partendo da 30÷40 volt con una corrente massima di 5 ampère: è praticamente tutto contenuto in un nuovo circuito integrato della National Semiconductors caratterizzato da un altissimo rendimento, e che perciò scalda poco e non richiede che un piccolo dissipatore di calore.

In laboratorio, ma anche nel preparare dispositivi di vario genere, capita spesso di dover disporre di tensioni perfettamente stabilizzate, magari per far funzionare una scheda con della logica, per provare un computer portatile, o magari solo per dare un riferimento costante in un punto di un circuito; per questo esistono gli alimentatori generici ad uscita regolabile, utili però soltanto al banco.

Quando serve abbassare un potenziale in un dispositivo di piccole dimensioni o aggiungere su una piastra una tensione ad esempio di 3,3 o 5 volt per fare una modifica o inserire un modulo, diviene indispensabile ricorrere a qualcosa di diverso, che possa stare in poco spazio e che pesi il meno possibile.

E questo qualcosa in un certo senso esiste: ci sono da anni i regolatori lineari, i classici LM78xx, LM340K, ecc. che permettono di ricavare svariate tensioni in continua, e che però hanno dei limiti di utilizzo notevoli; per esempio quelli in TO-220 possono erogare correnti massime di 1,5 ampère (anche 2 in versione 78Sxx) e se la tensione di ingresso è molto più alta di quella d’uscita (comunque non deve superare 35 volt…) il dissipatore necessario al raffreddamento raggiunge dimensioni ragguardevoli.

Con la serie LM340K si può disporre di circa 3 ampère, tuttavia resta il problema del dissipatore, che affligge in linea generale tutti i regolatori lineari nei quali la potenza dissipata dipende direttamente dalla corrente erogata secondo la formula: “Pd=VxIe” dove V è la differenza di potenziale tra ingresso ed uscita, ovvero la caduta di tensione sul regolatore. Se prendiamo ad esempio un dispositivo lineare che alimentato a 20V debba fornire 12 volt stabilizzati ed una corrente di 3 ampère, vediamo che su di esso cadono: V=(20-12)V=8V; la potenza che deve dissipare ammonta a: “Pd=8Vx3A=24 watt”.

Considerando la massima temperatura di giunzione dei regolatori integrati (150°C) la tipica resistenza termica totale ed una temperatura ambiente di circa 40°C, si vede che il dissipatore da usare assume dimensioni ragguardevoli (deve avere mediamente una resistenza termica compresa tra 2 e 5 °C/W) e comunque risulta molto ingombrante rispetto a quello che è il componente vero e proprio. Senza contare che il rendimento del tutto è decisamente basso, perché molta della potenza data all’ingresso viene persa sotto forma di calore. L’unica soluzione per ridurre e stabilizzare una tensione erogando molta corrente ed evitando circuiti grandi e pesanti, è l’alimentatore a commutazione: insomma uno switching, operante possibilmente ad alta frequenza.

Il perché è presto detto: questo dispositivo è capace di abbassare o alzare una tensione, o comunque di convertirla, trasformandola in impulsi di varia larghezza che servono a pilotare trasformatori in ferrite o a caricare e scaricare induttanze e condensatori; basta quindi raddrizzare gli impulsi passati da tali componenti per avere ancora una tensione continua, perdendo la minor potenza possibile.

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2 Comments

  1. Celsius 10 luglio 2010
  2. Celsius 12 luglio 2010

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