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Circuiti

 

ALIMENTATORE DA 15A CON TENSIONE DI USCITA REGOLABILE

Molti visitatori scrivono per richiedere alimentatori in grado di fornire in uscita una corrente maggiore di quella ottenibile con i semplici circuiti che fanno uso di un singolo integrato regolatore.
Alla pagina Alimentatore da 5A con tensione regolabile da 1,2 a 25 V si trova lo schema di un alimentatore regolabile da 5A, basato sul circuito integrato LM338; lo schema che vedremo adesso utilizza 3 di questi integrati, in modo da consentire una massima corrente di uscita che raggiunge i 15A.
Naturalmente si tratta di una realizzazione di un certo impegno, soprattutto considerando il dimensionamento dei componenti. Per garantire effettivamente l'erogabilità di una corrente di 15A, occorrerà un trasformatore potente, di almeno 500VA; anche i diodi rettificatori dovranno essere in grado di sopportare una notevole corrente di picco, dovuta alla carica iniziale dei condensatori ad ogni accensione dell'alimentatore.

Il circuito che provvede alla regolazione è raffigurato nell'immagine a lato. Come si vede, vengono impiegati tre circuiti integrati LM338, pilotati da un amplificatore operazionale LM307. L'operazionale LM307 è necessario per consentire ai tre regolatori di funzionare in parallelo, dato che ognuno di essi, per poter operare correttamente, ha bisogno di rilevare una tensione di riferimento, in base alla quale effettuare la giusta regolazione.

Fanno parte del circuito tre resistenze da 0,1 ohm (R3, R5 ed R6) ed una, la R1, da 0,05 ohm. Trattandosi di resistenze poco usuali, nel caso non si riesca a trovarle in commercio occorrerà realizzarle con mezzi di fortuna:
- esempio: mettendo in parallelo 10 resistenze da 1 ohm, si ottiene una resistenza del valore di 0,1 ohm
- in alternativa, si può usare del filo di rame sottile, avvolto su qualsiasi supporto; per determinare la lunghezza occorrente è bene partire da un pezzo di filo molto lungo (almeno 10 metri) e misurarne la resistenza con un tester di buona precisione: il valore trovato va diviso per la lunghezza, in modo da conoscere il valore ohm/metro, dopo di che sarà possibile calcolare quanto filo occorre per realizzare la resistenza richiesta.

La tensione di uscita viene regolata tramite il potenziometro R8 (da 2 kilo-ohm) e può variare da meno di 2V fino a più di 30V.

Il circuito richiede in entrata una tensione di circa 35Vcc. Qualunque configurazione va bene per convertire i 220Vac di rete nella tensione continua occorrente; una possibile soluzione è quella raffigurata a fianco. Si parte da un trasformatore con primario a 220V e secondario a 30V con presa centrale, detto anche 30-0-30. La sua potenza deve essere di circa 500VA. I due diodi (D1 e D2) devono essere scelti per almeno 20A, in considerazione dell'elevato picco di corrente assorbita dai condensatori all'accensione; tale picco può essere considerevolmente ridotto se si inserisce in serie l'induttanza L, che quindi è opzionale (si ottiene avvolgendo circa 50 spire di filo di rame smaltato, di diametro 0,6 mm o superiore, su un piccolo pacco di lamierini per trasformatore).

I due condensatori devono essere da almeno 4700 µF e 50 V di tensione.

Considerando le prestazioni di questo alimentatore, sarebbe una buona idea completarlo con due strumenti in grado di indicare la tensione in uscita e la corrente che sta assorbendo il carico. Occorre quindi procurarsi un voltmetro da 35 o 50 V fondo scala ed un amperometro da 20A fondo scala, disponendoli sull'uscita come si vede in figura: i morsetti del voltmetro devono essere collegati uno al polo positivo ed uno alla massa (polo negativo), mentre l'amperometro risulta attraversato dalla corrente che arriva al carico in uscita.

L'alimentatore così realizzato è senz'altro valido. Occorre comunque considerare che, specialmente quando esso funziona erogando la massima corrente ma con una bassa tensione, la maggior parte della potenza viene sprecata e deve essere dissipata come calore dai tre integrati regolatori.
Facciamo l'esempio di un utilizzatore da 90W che deve funzionare a 6 V e necessita di 15 A: la tensione che arriva in entrata ai regolatori è di circa 35V, quindi la differenza (35-6 = 29) rimane a carico dei regolatori; con una corrente di 15A, i regolatori dovranno dissipare 435W, contro i 90 W che realmente servono all'utilizzatore (attenzione, tra l'altro, a montare gli integrati su abbondanti dissipatori, facendo uso della solita pasta termoconduttrice).
Si conclude quindi, come ho più volte suggerito nelle varie e-mail che mi arrivano, che quando si desidera usufruire di tensioni regolabili con forti correnti, la soluzione migliore è l'alimentatore switching, che presenta un rendimento molto più elevato a tutti i regimi e non richiede l'uso di trasformatori enormi.