Alimentatore con MC34063A come step-down
Inviato: 9 giu 2022, 23:51Ciao a tutti, avrei bisogno di un aiuto per togliermi di dosso 20 anni di ruggine su un argomento che tratto sempre a singhiozzo e non ho mai davvero padroneggiato quando ero giovane.
Ho un trasformatore da 24Vac da cui vorrei ricavare 5Vdc per alimentare un Arduino che dovrà pilotare delle elettrovalvole a 24Vac, quindi se riesco a partire dalla stessa alimentazione risparmio spazio e un secondo trasformatore/alimentatore.
Ho già in casa degli MC34063A che ho visto essere consigliati spesso, nel forum, per questi scopi, oltre ad essere usati in moduli già fatti, ma visto che ne ho di sfusi e ci potrei imparere qualcosa...
L'idea è di crearmi un raddrizzatore con filtro capacitivo, un ponte di Graetz e un condensatore e attaccarci a valle uno step down fatto con un MC34063A.
Mi sono letto il datasheet, che allego qui per comodità: https://www.onsemi.cn/pdf/datasheet/mc34063a-d.pdf
A pagina 7 c'è lo schema che mi serve calcolato esattamente per quel che mi serve. Oro benon.
Quello che vorrei fare è verificare il funzionamento generale facendo anche qualche conto di massima per rinfrescarmi un po' la mia elettrotecnica decisamente arrugginita.
Partiamo dall'inizio, il trasformatore da 24Vac mi fornisce 24 V di tensione efficace, quindi per avere la tensione massima devo moltiplicare per la radice quadrata di 2.
Vmax = Veff * √2 = 24 V * 1,414 = 33,94V
Il mio alimentatore mi dovrà fornire 5V e 0,5A, quindi 2,5W come potenza massima per alimentare tutto quel che mi serve.
Vorrei ora capire che corrente massima e che tensione avrò in ingresso nello step-down non conoscendo la sua resistenza di ingresso e quindi calcolare un valore sensato per il condensatore a valle del ponte.
L'unica cosa che conosco è l'efficienza, dichiarata nel datasheet, dello step-down che è del 83,7% e per ora mi fido.
Questo significa che se ho una potenza in ingresso di X, in uscita ne avrò una pari all'83,7% di X.
Quindi per avere 2,5W in uscita, in ingresso ne dovrò avere 2,98W.
Per calcolare la tensione media a valle del raddrizzatore con filtro capacitivo, mi servirebbe conoscere RC, ma non ho nessuna delle due.
Posso ribaltare il problema, diciamo che voglio che al massimo della potenza, cioè a 2,98W, la tensione sia 24 V come scelta di progetto e mi calcolo il resto di conseguenza.
Sto parlando dell'uscita del ponte, che poi è l'ingresso dello step-down.
Mi posso già calcolare la corrente media (dato che ci sarà del bel ripple) in ingresso allo step-down:
I = P/V = 2,98W/24 V = 0,12A
e la resistenza di ingresso equivalente, sempre dello step-down:
R = V/I = 24 V/0,12A = 200Ω
Se ora mi concentro su quello che esce dal ponte raddrizzatore con filtro capacitivo, sarà una doppia semionda positiva filtrata che avrà come tensione media, quella stabilita progettualmente in precedenza, cioè 24 V e un ripple.
A questo punto, la mia tensione massima in uscita dal trasformatore Vmax (Vm) sarà equivalente alla tensione media di progetto (V = 24 V) + la tensione del diodo del ponte (assumiamo Vd = 1,1V) + metà della tensione picco picco del ripple, che chiamo Vrpp:
Vm = V + Vd + Vrpp/2
ribaltando per esprime Vrpp:
Vrpp = (Vm - V - Vd) * 2 = (33,94V - 24 V - 1,1V) * 2 = 8,84V
Ho assunto 1,1V la tensione di un diodo del ponte, giusto per usare un valore verosimile, poi userò il valore corretto appena procurerò il ponte da usare effettivamente.
La differenza di tensione picco-picco del ripple, dovrebbe essere esprimibile anche così:
Vrpp = V / (f*RC)
La frequenza è doppia rispetto a quella di rete per via del ponte che raddrizza entrambe le semionde.
Posso, a questo punto, calcolarmi C per avere questa situazione, e soprattutto i 24 V medi stabiliti prima.
C = V / (f*R*Vrpp) = 24 V / (100Hz * 200Ω * 8,84V) = 136µF
A questo punto, più alzo la capacità del condensatore, meno ripple avrò e più si alzerà la tensione media in ingresso allo step-down, dovrò solo stare attento a non farla alzare troppo.
Secondo voi, tutto questo ragionamento è corretto oppure ho commesso delle macro ca....ate?
Lo step-down del datasheet, dichiara un suo ripple in uscita di 120mVpp che con un ulteriore filtro LC si può abbassare a 40mVpp che potrebbe non essere male per il mio scopo, anche perché è quello massimo quando l'assorbimento totale sarà di 0,5A, il consumo reale dovrebbe essere decisamente minore.
grazie mille a chi vorrà controllare i miei ragionamenti/conti
Maurizio
Ho un trasformatore da 24Vac da cui vorrei ricavare 5Vdc per alimentare un Arduino che dovrà pilotare delle elettrovalvole a 24Vac, quindi se riesco a partire dalla stessa alimentazione risparmio spazio e un secondo trasformatore/alimentatore.
Ho già in casa degli MC34063A che ho visto essere consigliati spesso, nel forum, per questi scopi, oltre ad essere usati in moduli già fatti, ma visto che ne ho di sfusi e ci potrei imparere qualcosa...
L'idea è di crearmi un raddrizzatore con filtro capacitivo, un ponte di Graetz e un condensatore e attaccarci a valle uno step down fatto con un MC34063A.
Mi sono letto il datasheet, che allego qui per comodità: https://www.onsemi.cn/pdf/datasheet/mc34063a-d.pdf
A pagina 7 c'è lo schema che mi serve calcolato esattamente per quel che mi serve. Oro benon.
Quello che vorrei fare è verificare il funzionamento generale facendo anche qualche conto di massima per rinfrescarmi un po' la mia elettrotecnica decisamente arrugginita.
Partiamo dall'inizio, il trasformatore da 24Vac mi fornisce 24 V di tensione efficace, quindi per avere la tensione massima devo moltiplicare per la radice quadrata di 2.
Vmax = Veff * √2 = 24 V * 1,414 = 33,94V
Il mio alimentatore mi dovrà fornire 5V e 0,5A, quindi 2,5W come potenza massima per alimentare tutto quel che mi serve.
Vorrei ora capire che corrente massima e che tensione avrò in ingresso nello step-down non conoscendo la sua resistenza di ingresso e quindi calcolare un valore sensato per il condensatore a valle del ponte.
L'unica cosa che conosco è l'efficienza, dichiarata nel datasheet, dello step-down che è del 83,7% e per ora mi fido.
Questo significa che se ho una potenza in ingresso di X, in uscita ne avrò una pari all'83,7% di X.
Quindi per avere 2,5W in uscita, in ingresso ne dovrò avere 2,98W.
Per calcolare la tensione media a valle del raddrizzatore con filtro capacitivo, mi servirebbe conoscere RC, ma non ho nessuna delle due.
Posso ribaltare il problema, diciamo che voglio che al massimo della potenza, cioè a 2,98W, la tensione sia 24 V come scelta di progetto e mi calcolo il resto di conseguenza.
Sto parlando dell'uscita del ponte, che poi è l'ingresso dello step-down.
Mi posso già calcolare la corrente media (dato che ci sarà del bel ripple) in ingresso allo step-down:
I = P/V = 2,98W/24 V = 0,12A
e la resistenza di ingresso equivalente, sempre dello step-down:
R = V/I = 24 V/0,12A = 200Ω
Se ora mi concentro su quello che esce dal ponte raddrizzatore con filtro capacitivo, sarà una doppia semionda positiva filtrata che avrà come tensione media, quella stabilita progettualmente in precedenza, cioè 24 V e un ripple.
A questo punto, la mia tensione massima in uscita dal trasformatore Vmax (Vm) sarà equivalente alla tensione media di progetto (V = 24 V) + la tensione del diodo del ponte (assumiamo Vd = 1,1V) + metà della tensione picco picco del ripple, che chiamo Vrpp:
Vm = V + Vd + Vrpp/2
ribaltando per esprime Vrpp:
Vrpp = (Vm - V - Vd) * 2 = (33,94V - 24 V - 1,1V) * 2 = 8,84V
Ho assunto 1,1V la tensione di un diodo del ponte, giusto per usare un valore verosimile, poi userò il valore corretto appena procurerò il ponte da usare effettivamente.
La differenza di tensione picco-picco del ripple, dovrebbe essere esprimibile anche così:
Vrpp = V / (f*RC)
La frequenza è doppia rispetto a quella di rete per via del ponte che raddrizza entrambe le semionde.
Posso, a questo punto, calcolarmi C per avere questa situazione, e soprattutto i 24 V medi stabiliti prima.
C = V / (f*R*Vrpp) = 24 V / (100Hz * 200Ω * 8,84V) = 136µF
A questo punto, più alzo la capacità del condensatore, meno ripple avrò e più si alzerà la tensione media in ingresso allo step-down, dovrò solo stare attento a non farla alzare troppo.
Secondo voi, tutto questo ragionamento è corretto oppure ho commesso delle macro ca....ate?
Lo step-down del datasheet, dichiara un suo ripple in uscita di 120mVpp che con un ulteriore filtro LC si può abbassare a 40mVpp che potrebbe non essere male per il mio scopo, anche perché è quello massimo quando l'assorbimento totale sarà di 0,5A, il consumo reale dovrebbe essere decisamente minore.
grazie mille a chi vorrà controllare i miei ragionamenti/conti
Maurizio
:
"giocare" con il valore del condensatore per "tenere bassa" la tensione media in ingresso al regolatore perche' il regolatore potrebbe "non gradire" un valore di Vr "alto" - il 10% come Vr e' il valore "giusto".
...e... 
quindi
(