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Federico Battaglin
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Regolatori di tensione variabile

Tratto dal sito: www.febat.com, il sito di Federico Battaglin. Non solo elettronica: alpinismo, speleologia, musica... e tanto altro.

Introduzione
In un qualunque circuito elettronico, una delle parti più importanti è lo stadio dell'alimentazione. Esite tutta una serie di regolatori di tensione per poter fornire al circuito le giuste tensioni.
I regolatori di tensione variabile più usati sono: LM317 e LM337, rispettivamente per la tensione positiva e negativa, prodotti dalla National Semiconductor: www.national.com.
Vediamo da più vicino questi componenti...

LM317: tensione positiva
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento, mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317: LM317 e LM317L. La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100mA, rispettivamente.
Può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero -10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie.

MODELLO Vout -min [V] Vout -max [V] (Vout -Vin)min [V] (Vout -Vin)max [V] Iout -min [mA] Iout -max [mA]
LM317 1,25 37 3 40 3,5 1500
             
LM317L 1,25 37 3 40 3,5 100

Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4 stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".

La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in Volt e R2 in Ohm:

Vout= 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )

C'è un'altra formula (semplificata) per determinare R2, scelta Vout, tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:

R2= ( (Vout/1,25) - 1 ) * R1

La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.

 

R1= 220 Ohm
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.

Maggiore corrente in uscita
A volte può capitare di aver bisogno di una maggiore corrente in uscita, superiore a 1,5 A, del circuito integrato LM317...
Questo è possibile aggiungendo un transistor PNP di potenza (per esempio 2N2905), come è possibile vedere nel disegno posto qui sotto...

R1= 220 Ohm
R2= vedere testo
R3= 68 Ohm, 10 W
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
T1= Transistor PNP di potenza, per esempio, 2N2905
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.

Regolatore di corrente positiva regolabile
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente variabile, usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Scelta la corrente, espressa in Ampere, il valore della resistenza R1, Ohm, è dato dalla seguente formula:

Iout= 1,25 / R1

Nel disegno posto qui sotto è possibile vedere lo schema elettrico e i componenti elettronici impiegati...

R1= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM317 o LM317L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.

Piedinatura e contenitori
I circuiti integrati LM317 e LM317L, non solo differiscono per la diversa corrente massima in uscita, ma anche per il contenitore, invece la piedinatura rimane la stessa.
Ricordo che nell'LM317, il dissipatore metallico è collegato al piedino centrale, ovvero al segnale di uscita.

 

LM337: tensione negativa
I regolatori di tipo LM317 permettono di ottenere delle tensioni positive variabili a piacimento, mediante solo due resistenze.
Inoltre esitono, sostanzialmente, due sotto-serie del circuito integrato LM317: LM317 e LM317L. La differenza riguarda la corrente che sono in grado di fornire in uscita: fino a 1,5A e fino a 100mA, rispettivamente.
Può essere utile sapere che il ripple, l'odulazione in uscita è al massimo di -80db, ovvero -10.000 volte il valore della tensione nominale. Quindi per Vout=5volt, il ripple di di soli 0,5mV!
Infine la potenza massima dissipabile è di 15W: per basse tensioni in uscita, è necessario prestare un po' di attenzione per stabilire la massima tensione in ingresso, tenendo contro della corrente che si andrà a prelevare...
Nella tabella si possono vedere le principali caratteristiche per ciascuna sotto-serie

MODELLO Vout- min [V] Vout- max [V] (Vout-Vin)min [V] (Vout- Vin)max [V] Iout- min [mA] Iout- max [mA]
LM337 -1,25 -37 -3 -40 -3,5 -1500
LM337L -1,25 -37 -3 -40 -3,5 -100

Il disegno posto qui sotto mostra il tipico circuito elettronico completo di un regolatore di tensione positiva fissa. E' presente anche l'elenco dei valori dei componenti consigliati.
Il diodo D1 serve per scaricare il condensatore C3 durante lo spegnimento, in modo che non venga danneggiato il circuito integrato; D2 per scaricare C4 in caso di corto circuito in uscita. C4 stabilizza la tensione di regolazione sul terminale "R".

La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.
C'è una formula (semplificata) per determinare Vout, nota R2, tenendo conto che Vout è espresso in Volt e R2 in Ohm:

Vout= - 1,25 * ( 1 + R2 / R1 )

C'è un'altra formula (semplificata) per determinare R2, scelta Vout, tenendo conto che R2 è espresso in Ohm, Vout in Volt:

R2= ( (-Vout/1,25) + 1 ) * R1

La tensione in uscita viene stabilita mediante il valore di R2, in quanto R1=220 Ohm, come viene consigliato dalla casa costruttrice.

R1= 220 Ohm
R2= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
C4= 10uF
D1= 1N4007
D2= 1N4007
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.

Regolatore di corrente negativa regolabile
Un uso un po' particolare del circuito integrato LM317 è quello di regolatore di corrente variabile, usando solamente un resistore di adeguata potenza...
Scelta la corrente, espressa in Ampere, il valore della resistenza R1, Ohm, è dato dalla seguente formula:

-Iout= -1,25 / R1

Nel disegno posto qui sotto è possibile vedere lo schema elettrico e i componenti elettronici impiegati...

R1= vedere formula nel testo
C1= 47-100 uF
C2= 100 nF
C3= 1-10uF
IC1= LM337 o LM337L
NOTA: Il valore del condensatore C1 deve essere maggiore di quello di C3, per evitare di danneggiare IC1.

 

Piedinatura e contenitori
Le due sotto-serie LM337 e LM337L, non solo differiscono per la diversa corrente massima in uscita, ma anche per il contenitore e per la piedinatura, cosa cui prestare molta attenzione. Qui sotto sono riportate queste importanti informazioni.
Ricordo che nell'LM337, il dissipatore metallico è collegato al piedino centrale, ovvero al segnale d'ingresso.

 

Federico Battaglin
Italy
e-mail: info@febat.com
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Commenti e note

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di ,

Ottima spiegazione. Unica cosa che non ho capito è cosa accade quando,una volta definite le resistenze,si ottiene che l'uscita debba essere maggiore dell'ingresso. Il regolatore a questo punto funge da cortocircuito oppure si comporta da circuito aperto per protezione? Il caso in questione è riferito all'utilizzo di questo regolatore con delle ventole ed un potenziometro..

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di ,

Mi sembra di non aver visto nulla a riguardo del dimensionamento dei componenti in base al trasformatore e quindi anche all'uscita si riuscirebbe ad ottenere,forse si potrebbe completare con l'apporto di esempi pratici si per LM317 che LM337....

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di Franck,

Per Mauro:
Non credo vada bene il circuito con LM 317 per svarati motivi, cmq per l'uso che devi farne tu, e cioè pilotare un motore per giunta anche abbastanza potente devi assolutamente usare un circuito pwm cioè un regolatore di potenza per motori fai una ricerca sull'argomento al momento non ho schemi ma ricordo di aver visto qualcosa del tipo motori delle bici elettriche o giù di lì ciao Franck

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di Angelo,

sarebbe utile indicare anche una formula per il dimensionamento del dissipatore

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di Mauro,

Ho letto approfonditamente tutto l'articolo, ma la mia esigenza è quella di regolare la tensione su di un motore a corrente continua alimentato da un gruppo di 4 batterie al piombo da 12V/12A disposte in serie. La mia necessità è quella di poter variare la tensione del motore da 0 (zero) Volts fino a 48Volts. La corrente massima misurata, tramite tester, dell'assorbimento del motore è di circa 18A. Hai qualche indicazione in merito o per caso disponi di uno schema da realizzare?

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