Come calcolare un'alimentazione elettrica regolata. La scheda di progettazione per un alimentatore regolato, o per l'alimentatore corretto, deve essere pesante. Vantaggi dell'alimentatore

Forse la parte inconscia di me ha negato l'evidenza, e così il mistero è rimasto senza risposta. Recentemente un lettore di blog mi ha chiesto aiuto nella progettazione di un sistema con LED che consentisse di aggiungerli alla modalità semplice una seconda volta. La soluzione migliore erano collegati in parallelo e senza l'utilizzo di resistori. Ebbene, la cosa interessante è che non si è bruciato subito, inoltre, con un certo intervallo di tensione, corrente principale aumentato linearmente e in modo controllato. Il secondo passo è stato quello di esaminare le schede tecniche del produttore di alcuni LED per vedere la curva tensione-corrente.

Così il mistero cinese è stato risolto: esiste una regione, piuttosto ristretta, in cui ad un progressivo aumento della tensione corrisponde un progressivo aumento della corrente. Cioè: rimanendo in questa zona è possibile accendere il LED senza resistenza. Peggio ancora, non tutti i modelli LED hanno la stessa soglia di tensione.

Parti e componenti elettronici

Nella figura possiamo vedere la curva tensione - corrente del LED bianco preso come esempio. Ciò che guadagni in sicurezza si perde in efficienza. L'aggiunta di un resistore in serie al LED ci consente di controllare la corrente che scorre attraverso il circuito, soprattutto quando ci sono grandi variazioni nella tensione di alimentazione. D'altra parte, ciò che guadagniamo in sicurezza, lo perdiamo in efficienza, perché maggior parte L'energia fornita verrà dissipata nella resistenza anziché nel conduttore.

Diamo un'occhiata a caso specifico: LED bianco con una tensione di soglia di 3,6 V, alimentato con una tensione di 12 V, necessita di una resistenza serie da 420 ohm per avere 20 mA di corrente. Bene, se ad un certo punto aumentiamo la tensione da 12 V a 15 V mantenendo la stessa resistenza, la corrente invece di 20 mA salirà a 27 mA, che è un valore completamente accettabile per questo tipo di LED.

Se però aumentiamo la tensione di 3V come nel caso precedente, passando da 5V a 8V, la corrente aumenterà fino a 62mA e dopo poco tempo il LED si accenderà. Pertanto, il resistore funge da "moderatore"; maggiore è la caduta di tensione ai suoi capi, più tollerante è il circuito di oscillazione della potenza. E qui arriviamo ad una conclusione fondamentale nel caso delle lanterne cinesi, non essendoci alcuna resistenza, la corrente che passa attraverso i led sarà molto diversa da quando le batterie sono nuove fino a quando sono semi scariche.

Il circuito a transistor include

Nonostante ciò la carica è sufficiente perché consumiamo solo un quinto dell’energia in essa immagazzinata. Considerando la corrente di 20 mA per LED, la corrente totale dovrebbe essere 180 mA. La prima immagine mostra che con una tensione di alimentazione di 4 V la corrente è di 620 mA, cioè quasi 70 mA per LED, enorme! E siamo metà e metà al di sotto della tensione massima possibile di tre batterie.

Questo consumo, oltre ovviamente alla meravigliosa luce fornita dalla torcia, consuma le nostre batterie e danneggia i LED. Un consumo iniziale così elevato non ha senso. È stato necessario testare direttamente 3 batterie nuove. Cioè nei primi minuti la corrente che passava attraverso i LED era molto elevata. Ciò fa sì che le batterie si scarichino rapidamente, riducendo la tensione di uscita a 1,2 V o meno. Da questo punto il sistema si stabilizza, la corrente scende a 280 mA, divisa per 9 led ci dà 31 mA, cioè una corrente “discreta”.

Peccato che per arrivare a questo punto abbiamo mangiato metà delle batterie e torturato a caso un gruppo di LED. Oggettivamente parlando, torce così scadenti hanno un vantaggio per il venditore: all'inizio producono una luce impressionante e difficilmente si può resistere alla tentazione di acquistarle a prezzi così competitivi. Ma l’hype è sotto la sua ala, così come la maggior parte dei gadget tecnologici a basso costo provenienti dall’est.

Naturalmente, per un'analisi approfondita, un modello di torcia non è sufficiente per creare una regola. Non era il mio obiettivo scrivere un libro su questo tema. Il modello di torcia in questione è più piccolo, con soli 3 led e due batterie, come potete vedere in foto. In questo caso non c'è rischio di eccesso di corrente perché la tensione disponibile per le batterie nuove è leggermente superiore alla tensione di soglia dei LED. Il problema con questo modello è che, a meno che le batterie non siano nuove, la corrente e la luce prodotte sono molto deboli.

Un utente che non conosce questa funzione cambierà le batterie con delle nuove e getterà quelle "vecchie" che in realtà sono quasi nuove. Soluzione fuori standard con tre vetri Lanterne cinesi. Quando la luce inizia a perdere, sostituire una delle vecchie batterie con una nuova e così via. Esistono soluzioni per realizzare una torcia decente?

Il modo più semplice è aggiungere più batterie per ottenere di più alta tensione e introdurre la resistenza in serie. Gli esperimenti da noi effettuati hanno dimostrato che è possibile condurre in parallelo un gruppo di LED dello stesso tipo e senza l'utilizzo di resistenze, mantenendo come condizione che la tensione di alimentazione sia stabilizzata e possa essere regolata con precisione per fluire attraverso di essi in modo semplice.

Il difetto è che la tensione è molto importante, quindi è necessario utilizzare un alimentatore stabilizzato e regolato. Il programma ricerca automaticamente valori di resistenza facilmente ottenibili e progetta il circuito completo. Questo circuito presenta però uno svantaggio che risulta decisivo in alcune progettazioni in cui potremmo richiedere grandi correnti.

Come vediamo in tutti i modelli esistenti in questo dispositivo, troviamo un limite di 5 ampere. Se questa soglia viene superata, il regolatore verrà danneggiato. Questa non è una barriera, quindi possiamo creare una sorgente regolata in grado di fornire correnti superiori ai limiti del transistor. Nello schema sopra, la base e l'emettitore sono collegati allo stesso nodo, quindi sono esposti allo stesso potenziale.

Se prendiamo un voltmetro ed effettuiamo una misurazione come mostrato nel diagramma sopra, vedremo la differenza di potenziale zero, poiché non esiste tale differenza, sia la base che l'emettitore si trovano nello stesso punto. L'unico modo per ottenere una caduta di tensione tra emettitore e base è tramite un resistore. Secondo la legge di Ohm, la caduta di tensione su un resistore equivale a moltiplicarla resistività elemento alla corrente che lo attraversa. Se vogliamo una caduta di tensione pari a 7, utilizziamo la seguente equazione: Utilizzando questa formula, troveremo il valore di resistenza richiesto per innescare la conduzione attraverso il transistor.

Il livello corrente è sempre selezionato. Il diagramma sarà simile al seguente: La resistenza limite deve essere una resistenza di potenza perché è attraversata da una quantità significativa di corrente. Possiamo usare resistori da 10 W per sicurezza. Per testare le correnti su questo controller utilizzeremo una resistenza di carico da 10 ohm. Se modifichiamo la tensione, la corrente farà lo stesso così possiamo valutare se il bypass funziona. Vediamo.

Vediamo che quando la corrente richiesta per caricare il circuito è di 36 ampere, la caduta di tensione attraverso la resistenza di limitazione è di soli 36 volt. Questo tipo di fonte è molto facile da ottenere perché tutti conosciamo un amico o un parente che ha acquistato l'ultimo modello di computer e non sa come sbarazzarsi del vecchio computer che non serve più. Se la richiesta di corrente aumenta e quindi la caduta di tensione, l'ampiezza dell'impulso aumenta in modo che la caduta di tensione venga corretta in modo che la tensione di uscita rimanga costante.

I vantaggi di questo tipo di sorgenti sono: - Forniscono una potenza elevata con un peso molto contenuto. - Sono molto economici. Dalla fine degli anni Novanta tutti i computer sono dotati di tali fonti. Lo svantaggio di questo tipo di sorgente è che produce rumore elettrico e in alcuni casi può causare interferenze in radiofrequenza. Inoltre, la ventola di solito produce un leggero ronzio.

Anche a volte scheda madreè presente un led che ci dice di non cambiare la memoria mentre è accesa perché la scheda è alimentata e potrebbe danneggiarsi. Si attiva riducendo la sua tensione a 0V e quindi, collegandolo con un filo di terra, si avvia la sorgente. Se la sorgente non dispone di interruttore è possibile posizionarla tra il terminale verde e uno di quelli neri.

Affinché la nostra sorgente abbia un'uscita di tensione regolabile, abbiamo bisogno di un regolatore di tensione regolabile. Oltre alla presentazione migliori caratteristiche Rispetto ai regolatori fissi, dispone di protezione da sovraccarico e surriscaldamento, la protezione da sovraccarico funziona anche se il terminale di controllo è spento. Può fornire 1,5 amp di corrente. Di seguito sono riportati lo schema di collegamento e la distribuzione dei terminali.

Per il calcolo possiamo utilizzare la formula fornita dal produttore nelle sue specifiche. O una forma di espressione semplificata. L'errore ottenuto in questa approssimazione è molto piccolo, quindi questa seconda formula è pienamente applicabile al nostro scopo. All'aumentare del potenziometro, la tensione di uscita aumenterà finché il potenziometro non raggiunge il suo valore massimo.

Possiamo regolare l'uscita da 1,25 al massimo, che secondo il produttore non dovrebbe superare i 30V. Riassumendo, i valori di resistenza del circuito regolatore saranno. Questo caso viene impostato quando si applica la tensione minima possibile. Il valore risultante è piuttosto elevato, quindi dovremmo pensare di collegare un dissipatore di calore di dimensioni adeguate al regolatore. Questo completa il calcolo del controller. Per il montaggio ci basiamo sul seguente schema.

Qui è realizzato in un simulatore. Non resta che connettersi buon radiatore ad un circuito integrato. Se sono disponibili strumenti di filettatura, forare con una punta da 2,9 mm e quindi tagliare la filettatura. Se è necessario montare il dissipatore sul corpo della sorgente, è necessario isolare elettricamente il regolatore utilizzando mica o foglio isolante in silicone in modo che il suo retro metallico non tocchi il dissipatore. È inoltre necessario isolare la vite con un pezzo di plastica. Se invece il dissipatore non è a contatto con il box metallico della sorgente, utilizzeremo della pasta termica per facilitare il flusso di calore tra le due parti.