Stabilizzatore con bassa caduta di potenziale

[Cerby]

Ciao a tutti,
innanzitutto mi vorrei scusare per il fatto che purtroppo mi collego poco al forum.... causa tempo. Mi scuso.

Ora veniamo a noi. Avrei una domanda semplice semplice da porvi.
Questo è il mio problema. Ho una batteria di 4 celle di po-li (14.8V). Vorrei stabilizzarla a 13V (non di meno. tale tensione mi servirà per alimentare 4 led alta luminosità) con un semplice stabilizzatore di tensione.
Ora: dato che un normale stabilizzatore (tipo lm317 o simili) mi dà esso una caduta di tensione di circa 2V... Stò lavorando proprio al limite del punto di lavoro... tanto al limite che molto probabilmente non funzionerà.

Allora, m'è venuta in mente questa idea:



Secondo voi funziona?
Ora vi spiego meglio. I tre generatori all'inizio mi simulano la batteria (V1) con un rumore (noise) e la scarica (ramp)... insomma, tutti insieme mi simulano il pacco di batteria.
V2 (nel circuito è un generatore) è in realtà una tensione ottenuta con un semplice convertitore step-up (o booster).... Faccio in modo che all'unscita dello stabilizzatore ottengo una tensione pari al valore diesiderato + la tensione di soglia del BJT calcolata nel punto di lavoro costante (diciamo un 0.7V ad esempio)
Vstab = Vo + 0.7

In questo modo potrei permettermi di stabilizzare la tensione mooooolto vicino al valore della batteria bypassando la caduta di potenziale ai capi dello stabilizzatore.
Concludendo, queste sono le domande che vi pongo:

1- Funziona? Cosa ne pensate?
2- Che BJT mi consigliate? (considerando che alla fine il circuito sul carico deve passare una corrente di 3A).
In casa ho diversi 2n2222, ma credo che siano troppo piccoli. Mi servono di sicuro dei BJT di potenza. E se mettessi + 2n2222 in parallelo funziona? Oppure anche la piccola differenza di tensione di soglia può portarmi a bruciarli uno ad uno?

[posta10100]

Prova con questo.
E' un regolatore switching integrato, funziona sia in step-up che step-down.
Di suo arriva a 1.5A, ma nel ds trovi lo schema per andare oltra aggiungendo un transistor esterno.

Il circuito è molto semplice e il costo è molto contenuto, circa 1 €, penso valga la pena di prenderlo in considerazione!

Ciao,

Luca.

[Cerby]

Grazie Luca,
in effetti la tua soluzione è la più immediata. La presi pure in considerazione, ma ho aperto questo 3D proprio per sapere se riuscivo ad evitare quella.
Per 2 motivi. Ora spiego meglio:

1- risparmio un po' di corrente.
facciamo 2 conti: la corrente che mi serve in unscita: 3A e 13V(stabilizzate). Ok?
Come dici te tutta la corrente mi viene dallo stabilizzatore allora, questi 3 A arrivano direttamente dallo stabilizzatore che a monte avrà una tensione (minimo) di 15.5V. Ma per lavorare bene diciamo 16.5 dai. Insomma, ammesso che lo stabilizzatore possa supportare 3A, esso deve avere in ingresso una tensione di almeno 16.5 (dandomi 13 stabilizzati in unscita). Considerando nulla la corrente sul piedino "adj" (ordine di qualche mA), tutta la corrente che entra nell'LM317 deve essere uguale a quella che esce. Quindi in ingresso allo stabilizzatore deve arrivare 3A a 16V.
Ora, supponiamo che il circuitino che mi hai mostrato te possa supportare 3A e supponiamo che abbia un'efficienza altissima (90%), se in ingresso ho i famosi 14,8 (4 celle li-po) allora alla batteria viena richiesta una corrente di:
3A * 16,5V 100
------------ * ------ = 3,7A
14,8V 90
Questo è dovuto al fatto che serve + corrente per portarmi a 16.5V
Mentre nel mio circuito (sempre se funzionasse) sono 3A + (qualche mA) del circuito stabilizzatore


2- Motivo delle scelte di ogni progetto:
Quei componenti lì ho già tutti in laboratorio (-> sottoscale )


Per questo mi sono "ingegnato" quella soluzione (che peraltro anc'essa usa un convertitore DC-DC come mi hai indicato te). Ma non so se può funzionare.

[g.schgor]

Per sapere se e come funziona, non puoi simulare il circuito con MicroCap?
(se hai difficolta' in questo senso, posso darti una mano)

[Cerby]

Per sapere se e come funziona, non puoi simulare il circuito con MicroCap?
(se hai difficolta' in questo senso, posso darti una mano)

Io ho messo in ingresso un generatore costante di 14,8V + una rampa che mi porta il totale da 16 a 12V e un rumore di ampiezza 0.1V. Il tutto l'ho simulato per 1ms. E sembra funzionare bene. La tensione d'uscita è pari pari quella stabilizzata meno 0.6V. E la tensione d'ingresso deve essere almeno 0.6V superiore. Non di più.

Ora, dato che non ho molta esperienza nel campo, stò non considerando qualcosa? Dovrei fare un'analisi più dettagliata?

[g.schgor]

Allora direi che va bene: se come hai detto, hai gia' i materiali, puoi passare alla realizzazione.

[Cerby]

Ok, allora passo alla realizzazione...

Solo un'ultima cosa. Io a casa ho solo dei 2n2222, che sono in grado di supportare moolto meno di 3A come corrente Ice.
Se ne metto 5 o 6 in parallelo.... non è molto indicato vero? Nel senso che se la tensione di soglia fosse (anche di poco) diversa l'una dall'altra allora il componente con una tensione di soglia + bassa tenderebbe a portare mooooolta + corrente degli altri componenti e tenderebbe a bruciarsi prima.
Dico giusto? O sbaglio qualcosa?
Al limite, dato che lavoro con tensioni mooolto stabili ...... posso anche decidere di far passare una corrente ben definita su ogni ramo dell' NPN con delle resistenze. Nel senso mi faccio 6 rami da 500mA l'uno calibrati tramite resistenze e poi fanno a finire tutti assieme al led.

Che dite? Può andare come soluzione? O pure qui tralascio qualcosa? Meglio usare un solo NPN di potenza? Me ne sapreste indicare uno con bassisima tensione di soglia?



Per concludere posto lo schema del risultato in sumulazione "Transient". Lo posto perché, uno può magari servire a qualcuno vederlo, e due perché ho notato un comportamento che non mi sarei aspettato. Che la tensione Collettore-emettitore può essere anche più piccola di quella Base-Emettitore. Questo non me l'aspettavo. Ma come dicevo prima..... sono inesperto.



Io credevo che la curva verde non potesse scendere sotto la curva rossa.
Ma dal risultato del simulatore risulta essere possibile.
In questo modo lo stabilizzatore presenterebbe una caduta di potenziale minore della caduta di soglia..... stando a ciò che dice il simulatore... dell'ordine di 0.1 (ma anche meno)V

[g.schgor]

Ovviamente sarebbe piu' semplice con un solo transistor di potenza (es. 2N3055),
ma se disponi di soli 2N2222, puoi provare a metterli in parallelo (con resistenze
bassissime in serie, certo perdendo qualcosa).